DE2417651A1 - MAGNETIC FOCUSING ARRANGEMENT FOR STRAIGHT BEAMS - Google Patents

MAGNETIC FOCUSING ARRANGEMENT FOR STRAIGHT BEAMS

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DE2417651A1
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magnetic
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Erling Louis Lien
George Valentine Miram
Richard Burton Nelson
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/06Electron or ion guns
    • H01J23/065Electron or ion guns producing a solid cylindrical beam

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  • Microwave Tubes (AREA)

Description

PATENTEN ΛΑ JEPATENTS ΛΑ JE

DR-.'CLAUS REIÜLÄNDER DiPL.-ING. KLAUS BERNHARDTDR - .'CLAUS REIÜLÄNDER DiPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

D-8 München όθ · Orthstraße 12 · Telefon 832024/5D-8 Munich όθ Orthstrasse 12 Telephone 832024/5

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Varian Associates, Palo Alto, CaI., USAVarian Associates, Palo Alto, CaI., USA

Magnetische Fokussierungsanordnung für geradlinige StrahlenMagnetic focusing arrangement for rectilinear beams

Priorität: USA 13.4.73 - Ser.No. 351,065Priority: USA 13.4.73 - Ser.No. 351.065

KurzauszugShort excerpt

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlröhre mit magnetischer Fokussierung hoher Konvergenz des linearen Strahls, bei der ein Paar von magnetischen Polschuhanordnungen jeweils an beiden Enden der Wechselwirkungsschaltung vorgesehen ist. Mindestens eine der magnetischen Polschuhanordnungen besitzt eine in der Mitte durchbrochene Querwand und eine röhrenförmige axiale Portsetzung, die sich von der Querwand hinweg erstreckt, um das magnetische Feld außerhalb des Bereiches der Wechselwirkungsschaltung zu formen. Der Durchmesser der zentralen Öffnung ist überwiegend bestimmend für den Gradienten des konvergenten axialen Magnetfeldes im Bereich hoher Felddichte, z.B. größer als 50Jj des Maximums des axialen magnetischen Feldes, insbesondere im Bereich des Strahles nahe dem Strahlminimum. Die öffnung für den Strahl ist durch einen nichtmagnetischen Spalt in der Polschuhanordnung umgeben, um unabhängig einstellbar einen bestimmten Betrag -des Streuflusses des magnetischen Feldes über die Polschuhanordnung zu leiten, um überwiegend die Größe des axialen magne-The invention relates to a cathode ray tube with magnetic High convergence focusing of the linear beam with a pair of magnetic pole piece assemblies on each Ends of the interaction circuit is provided. At least one of the magnetic pole piece assemblies has one in the Center openwork transverse wall and a tubular axial port setting, extending from the bulkhead to remove the magnetic field outside the area of the interaction circuit to shape. The diameter of the central opening is predominantly determining for the gradient of the convergent axial Magnetic field in the area of high field density, e.g. greater than 50Jj the maximum of the axial magnetic field, especially in the area of the beam close to the beam minimum. The opening for that Beam is surrounded by a non-magnetic gap in the pole piece assembly, independently adjustable by a certain amount -the leakage flux of the magnetic field over the pole piece arrangement to guide in order to predominantly determine the size of the axial magnetic

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tischen Feldes im Bereich niedriger Feldstärke, d.h. bei weniger als 10$ der maximalen axialen magnetischen Feldstärke außerhalb der V/echselwirkungsschaltung, festzulegen. Die Regelung der Spaltbreite ist im Falle eines permanenten Fokussiermagnetes zweckmäßig, um den Punkt der magnetischen Feldumkehr von der Wechselwirkungsschaltung fort entweder an das kollektorseitige oder das kathodenseitige Ende der Röhre zu verschieben, um so die gewünschte Form der magnetischen Flußdivergenz oder Konvergenz zu erhalten.table field in the range of low field strength, i.e. at less than 10 $ of the maximum axial magnetic field strength outside the interaction circuit. The regulation of the gap width is useful in the case of a permanent focusing magnet, around the point of magnetic field reversal away from the interaction circuit either to the collector side or the cathode side Move the end of the tube to obtain the desired shape of magnetic flux divergence or convergence.

AllgemeinesGeneral

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine magnetische Anordnung zur Fokussierung linearer Strahlen und im besonderen auf eine verbesserte Polschuhausbildung für magnetisch fo.kxissierte Elel·:- tronenstrahlen hoher Konvergenz.The invention relates generally to a magnetic assembly for focusing linear beams and in particular on an improved pole shoe formation for magnetically fo.kxissierte Elel: - high convergence electron beams.

Stand der TechnikState of the art

Bisher verwendete man bei linearen Elektronenstrahlröhren für Mikrowellen, beispielsweise Klystrons und Wanderfeldröhren, Polschuhanordnungen an beiden Enden des Elektronenstrahlweges, die derart bemessen waren, dass sie ein konvergent oder divergent ausgebildetes Bündel von Linien des Magnetflusses an den entgegengesetzten Enden der Röhre außerhalb der Wechselwirkungsschaltung erzeugten, um auf magnetischem Wege den Strom von Elektronen einzugrenzen oder zu fokussieren, der in die Wechselwirkungsschaltung eintritt und diese erregt.Up to now, pole shoe arrangements have been used in linear electron beam tubes for microwaves, for example klystrons and traveling wave tubes at both ends of the electron beam path that were sized to be convergent or divergent formed bundle of lines of magnetic flux at opposite ends of the tube outside of the interaction circuit generated in order to magnetically limit or focus the flow of electrons entering the interaction circuit enters and this excites.

Im Falle der Polschuhanordnung am Ende der Röhre, an dem die Elektronenkanone angeordnet ist, besitzt allgemein diese Polschuheinrichtung eine in Querrichtung sich erstreckende Wand aus magnetisch leitfähigem Material, wie weichem Eisen, in der eine Strahlblende angebracht ist, durch die der Strahl in das magnetische Fokussierungsfeld zwischen den Polschuhanordnungen an beiden Enden der Röhre hineingezogen wird.In the case of the pole piece arrangement at the end of the tube on which the electron gun is arranged, this generally has pole piece device a transversely extending wall of magnetically conductive material, such as soft iron, in the a beam diaphragm is attached through which the beam enters the magnetic focussing field between the pole piece assemblies is pulled in at both ends of the tube.

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Der kleinste Durchmesser der Strahlblende ist allgemein durch das Erfordernis festgelegt, daß die Flußlinien des magnetischen Strahlfokussierungsfeldes mit den Elektronenwegen im Bereich des Strahlminimums konform verlaufen. Der axiale Ort der Querwand an dem Polschuh ist durch das Erfordernis vorgeschrieben, daß das Strahlminimum, das durch das elektrostatische Feld der Elektronenkanone festgelegt ist, an einem Punkt auftreten soll, der etwa bis 95$ der maximalen magnetischen Strahlfokussierungsfeldstärke besitzt. Die axiale magnetische Feldstärke längs der Achse der Strahlblende in dem Polschuh ist, abhängig von der Größe der Strahlblende, durch die Beziehung gegeben, wonach bei einem (gleichen) Öffnungsradius auf jeder Seite der Strahlblende das axiale magnetische Feld einen Wert bis etwa ψρ vom Nullwert auf der Seite des schwachen Feldes und bis etwa ψ/ο des maximalen Feldwertes auf der Seite des starken Feldes besitzt.The smallest diameter of the beam diaphragm is generally determined by the requirement that the lines of flux of the magnetic beam focusing field conform to the electron paths in the region of the beam minimum. The axial location of the transverse wall on the pole piece is dictated by the requirement that the beam minimum, which is determined by the electrostatic field of the electron gun, should occur at a point which is approximately up to 95% of the maximum magnetic beam focusing field strength. The axial magnetic field strength along the axis of the beam diaphragm in the pole piece is, depending on the size of the beam diaphragm, given by the relationship that with an (same) opening radius on each side of the beam diaphragm, the axial magnetic field has a value up to about ψρ from zero the side of the weak field and up to about ψ / ο of the maximum field value on the side of the strong field.

Zusätzlich besitzt die Polschuhanordnung am Ende der Röhre, an dem die Elektronenkanone angebracht ist, einen röhrenförmigen Fortsatz, der die Kathode umschließt und bewirkt, daß das magnetische Strahlfokussierungsfeld mit seinen Feldlinien durch die Strahlblende entlang des Strahlweges sich konvergierend erstreckt, und zwar an der Peripherie des Strahles, so daß diese im wesentlichen mit der Form der Linien des konvergenten elektrostatischen Strahlfokussierungsfeldes an der Strahlbegrenzung zusammenfallen und einen magnetisch begrenzten laminaren Fluß des Elektronenstrahls bewirken. Beispiele derartiger magnetischer Strahlfokussierungsanordnungen sind als Stand der Technik in den US-Patenten 3,522,4-69, ausgegeben 4-,August 1970 und 3,331,984-, ausgegeben Juli 1967 beschrieben, die auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung zurückgehen.In addition, the pole piece assembly has a tubular shape at the end of the tube to which the electron gun is attached Extension that encloses the cathode and causes the magnetic beam focusing field with its field lines through the Beam diaphragm extends convergingly along the beam path, namely at the periphery of the beam, so that this substantially coincide with the shape of the lines of the convergent electrostatic beam focusing field at the beam boundary and cause magnetically limited laminar flow of the electron beam. Examples of such magnetic beam focusing arrangements are listed as prior art in U.S. Patents 3,522,4-69, issued August 4, 1970, and 3,331,984- July 1967, assigned to the assignee of the present invention go back.

Derartige bekannte Anordnungen zur Strahlfokussierung, die von einer Erregung mittels Spulen Gebrauch machen, besitzen einen typischen Anwendungsbereich zur Fokussierung von Elektronenstrahlen mit einer Flächenkonvergenz im Verhältnis 10:1. Wenn die Flächenkonvergenz kleiner als 10:1 ist, kann die Blendenöffnung- in demSuch known arrangements for beam focusing, which make use of excitation by means of coils, have a typical one Area of application for focusing electron beams with a surface convergence in the ratio 10: 1. When the face convergence is less than 10: 1, the aperture in the

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anodenseitigen Polschuh relativ groß sein, und der Punkt der axialen Magnetfeldumkehr befindet sich bei Verwendung permanentmagnetischer Erregung der Polschuhe dann außerhalb des Gebietes zwischen Kathode und Anode, da die Kathode relativ dicht bei der Anode liegt.be relatively large on the anode-side pole piece, and the point of the axial magnetic field reversal is when using permanent magnetic The pole shoes are then excited outside the area between the cathode and anode, as the cathode is relatively dense is at the anode.

Im EaIIe einer hochkonvergenten Elektronenkanone jedoch, zum Beispiel einer Elektronenkanone, deren Flächenkonvergenz größer als 50 ist, ist die Strahlblende in der anodenseitigen oder elektronenerzeugerseitigen Polschuhanordnung allgemein im Durchmesser kleiner als die emittierende Kathode, und im Falle einer permanentmagnetischen Erregung bewegt sich der Punkt der externen axialen magnetischen Feldumkehr weit näher an die Querebene der Strahlblende heran. Bei einem typischen Beispiel einer Röhre hoher Perveanz für das X-Band (5200 bis 11000 EHz) mit einer Strahlflächenkonvergenz der Elektronenkanone größer als 50 liegt der Punkt der Feldumkehr zwischen den emittierenden Kathoden und der Strahlblende der Polschuhanordnung bei der Elektronenkanone. In einem derartigen Fall können die magnetischen Feldlinien im Bereich der Elektronenkanone nicht entsprechend den elektrostatischen Feldlinien verlaufen, und so kann eine magnetisch begrenzte Strahlfokussierung nicht mit Fokussierungseinrichtungen gemäß dem Stand der Technik erreicht werden.In the event of a highly convergent electron gun, however, to the An example of an electron gun whose surface convergence is greater than 50 is the beam diaphragm in the anode-side or Pole shoe arrangement on the electron generator side generally in diameter smaller than the emitting cathode, and in the case of permanent magnetic excitation, the point of the external moves axial magnetic field reversal much closer to the transverse plane of the beam diaphragm. In a typical example of a tube high perveance for the X-band (5200 to 11000 EHz) with a The beam surface convergence of the electron gun is greater than 50 the point of field reversal between the emitting cathodes and the beam diaphragm of the pole piece arrangement in the electron gun. In such a case, the magnetic field lines in the area of the electron gun cannot correspond to the electrostatic lines Field lines run, and so magnetically limited beam focusing cannot be achieved with focusing devices can be achieved according to the state of the art.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Das vornehmliehe Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte magnetische Anordnung zur Fokussierung eines gradlinigen Strahls zu schaffen.The primary aim of the invention is to provide an improved To create a magnetic arrangement for focusing a straight beam.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung enthält ein in der Mitte mit einer Öffnung versehener magnetischer Polschuh der magnetischen Fokussierungsanordnung einen magnetischen Spalt aus nichtmagnetischem Material, welcher die Strahlöffnung umgibt, so daß der Betrag des Streuflusses durch die Polschuhanordnung, vornehmlich zur Steuerung der Größe des axialen magnetischen Feldes im Bereich niedriger Feldstärke außerhalb der Polschuhan-According to one feature of the invention, a centered opening magnetic pole piece includes the magnetic pole piece Focusing arrangement a magnetic gap made of non-magnetic material, which surrounds the beam opening, so that the amount of leakage flux through the pole piece assembly, primarily to control the size of the axial magnetic Field in the area of low field strength outside the pole piece

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Ordnung unabhängig von der Grosse des axialen magnetischen Feldes im Bereiche hoher Feldstärke vergrößert werden kann.Order independent of the size of the axial magnetic field can be increased in areas of high field strength.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird die magnetische Polschuhanordnung am Ende der Röhre, an dem die Elektronenkanone angeordnet ist, durch einen Permanentmagneten erregt und besitzt eine mit einer Mittenöffnung versehene Querwand sowie eine in axialer Richtung verlaufende röhrenförmige Fortsetzung, welche die emittierende Kathode der Elektronenkanone umgibt. Ein ringförmiger nichtmagnetischer Spalt umgibt die Strahlblende in der Querwand des Polschuhs, und dabei ist der Spalt derart bemessen, daß der magnetische Streufluß durch die Polschuhanordnung vergrößert und der Punkt der axialen magnetischen Feldumkehr in ein Gebiet außerhalb des Bereiches zwischen der emittierenden Kathode und der Anode bewegt wird.According to another feature of the invention, the magnetic pole piece assembly is at the end of the tube on which the electron gun is arranged, excited by a permanent magnet and has a transverse wall provided with a central opening and a Axial tubular continuation which surrounds the emitting cathode of the electron gun. An annular non-magnetic gap surrounds the beam stop in the transverse wall of the pole piece, and the gap is such dimensioned so that the magnetic flux leakage through the pole piece increases and the point of the axial magnetic Field reversal is moved to an area outside the area between the emitting cathode and the anode.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind nachstehend beispielsweise in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert.Further features and advantages of the present invention are set out below, for example, in conjunction with the drawings explained.

• Kurzbeschreibung der Zeichnungen• Brief description of the drawings

Fig.1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Elektronenstrahlröhre mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung;Fig.1 shows a partially sectioned side view of a Cathode ray tube embodying features of the present invention;

Fig.2 zeigt einen vergrößerten Schnitt einer Einzelheit der Anordnung nach Fig.1, die dort durch die Linie 2-2 umrissen ist;Figure 2 shows an enlarged section of a detail of the arrangement according to Figure 1, which is outlined there by the line 2-2;

Fig.3 zeigt den Verlauf der normalisierten axialen Magnetfeldstärke in Abhängigkeit vom Ort innerhalb des Gebietes des Elektronenstrahlerzeuger , das in Fig.2 durch die Linie 3-3 bezeichnet ist;3 shows the course of the normalized axial magnetic field strength depending on the location within the area of the electron gun which is indicated in Figure 2 by the line 3-3;

Fig.4 zeigt ein vereinfachtes Liniendiagramm der Polschuhanordnung: nach Fig.2 mit einer Flußlinie des Strahlfokussierungsfeldes, welches den Kathodenrahd durchdringt;Fig. 4 shows a simplified line diagram of the pole piece arrangement: according to Figure 2 with a flow line of the beam focusing field, which penetrates the cathode wire;

Fig.5 zeigt schematisch vereinfacht eine Liniendarstellung der magnetischen und elektrostatischen Felder im Bereich der Elektronenkanone ;FIG. 5 shows, in a schematically simplified manner, a line representation of FIG magnetic and electrostatic fields in the area of the electron gun ;

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Fig.6 zeigt schematisch einen Längsschnitt der permanentmagnetischen Strahlfokussxerungsanordnung nach dem Stand der Technik mit der Feldumkehrung im Bereich der Elektronenkanone;6 shows schematically a longitudinal section of the permanent magnet Beam focus xer arrangement according to the prior art with the field reversal in the area of the electron gun;

Fig.7 zeigt eine vergrösserte Einzelheit eines Teiles der Anordnung nach Fig.6 zur Erläuterung des magnetischen Strahlfokussierungsfeldes im Bereich der Elektronenkanone bei Anordnung eines magnetischen Spaltes in der Polschuhanordnung;7 shows an enlarged detail of part of the arrangement according to FIG. 6 to explain the magnetic beam focusing field in the area of the electron gun when a magnetic gap is arranged in the pole piece arrangement;

Die Fig.8 bis 10 zeigen Längsschnitte von alternativen Polschuhanordnungen mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung.FIGS. 8 to 10 show longitudinal sections of alternative pole piece arrangements having features of the present invention.

Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDescription of preferred embodiments

In Fig.1 ist eine typische Mikrowellenröhre 11 mit gradlinigem Strahl für das X-Band dargestellt, welche die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Mikrowellenröhre 11 besitzt eine Elektrokanonenanordnung 12, die an einem Ende der Röhre zur Erzeugung und Beschleunigung des Elektronenstrahls 13 über den zu der Kollektoranordnung 14 verlaufenden Strahlweg dient, die am Ende der Röhre zum Sammeln und Ableiten der Strahlenergie vorgesehen ist. Eine Mikrowellen-Wechselwirkungsschaltung 15 ist zwischen der Elektronenkanone 12 und dem Kollektor 1A- längs des Weges des Strahls 13 zur elektromagnetischen Wechselwirkung mit dem Strahl vorgesehen, um Mikrowellenausgangsenergie zu erzeugen, die aus der Schaltung 15 über übliche Kopplungsmittel 16, z.B. eine Iris und einen Ausgangswellenleiter, abgeführt wird.In Fig.1 is a typical microwave tube 11 with a straight line Beam for the X-band is shown which incorporates the features of the present invention. The microwave tube 11 has a Electro gun assembly 12, which is at one end of the tube for generating and accelerating the electron beam 13 via the serves to the collector assembly 14 extending beam path, the is provided at the end of the tube for collecting and dissipating the beam energy. A microwave interaction circuit 15 is between the electron gun 12 and the collector 1A- along the Path of the beam 13 for electromagnetic interaction with the beam provided to produce microwave output energy, from the circuit 15 via conventional coupling means 16, e.g. an iris and an output waveguide.

In .einem typischen Ausführungsbeispiel besteht die Wechselwirkungsanordnung 15 aus einer Vielzahl von axial untereinander getrennten Hohlraumresonatoren für die aufeinanderfolgende elektromagnetische Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl in der bei einer Klystronröhre üblichen Weise. Im Falle eines Klystronverstärkers wird die zu verstärkende Mikrowelleneingangsenergie dem Verstärker an dem Eingangsresonator der Schaltungsanordnung 15 über übliche Eingangskopplungsmittel 17 5 beispielsweise Wellenleiter und Kopplungsiris, zugeführt.In a typical exemplary embodiment, the interaction arrangement 15 consists of a plurality of cavity resonators which are axially separated from one another for the successive electromagnetic interaction with the electron beam in the manner customary in a klystron tube. In the case of a klystron amplifier, the microwave input energy to be amplified is fed to the amplifier at the input resonator of the circuit arrangement 15 via conventional input coupling means 17 5, for example waveguides and coupling iris.

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Der Strahl 13 wird !beim Durchgang durch, die Wechselwirkungsschaltung 15 mittels eines axial gerichteten Magnetfeldes magnetisch fokussiert, das zwischen einem Paar von Polschuhanordnungen 18 und 19 erzeugt wird, die an dem kathodenseitigen und kollektorseitigen Ende der Wechselwirkungsschaltung 15 geweils angeordnet sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Polschuhanordnungen 18 und 19 magnetisch durch ringförmige radial polarisierte Permanentmagnete 21 und 22 erregt, welche jeweils die Polschuhanordnungen 18 nand 19 umschließend angeordnet sind. Eine zylindrische magnetische tJochanordnung 23, beispielsweise aus Weicheisen, umschließt die Wechselwirkungsschaltung 15 für die Mikrowellen und verbindet die äußeren Pole der geweiligen Magnete 21 und 22. Das Joch 23 ist in Längsrichtung der magnetischen Welienleiterkopplungsanordnung 16 und 17 durchbrochen- Sine derartige Permanentmagnet-Strahlfokussierungsanordnung ist in der US-Patentanmeldung, Ser.So. 291,117, angemeldet 21.September 1972, beschrieben, die dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen worden ist.The ray 13, when passing through, becomes the interaction circuit 15 magnetically focused by means of an axially directed magnetic field which is generated between a pair of pole shoe arrangements 18 and 19 is generated, which are arranged at the cathode-side and collector-side ends of the interaction circuit 15 are. In a preferred embodiment, the pole piece assemblies 18 and 19 are magnetically polarized by annular radially Permanent magnets 21 and 22 energized, each of which is the pole piece assemblies 18 and 19 are arranged surrounding them. A cylindrical magnetic yoke assembly 23, for example made of soft iron, encloses the interaction circuit 15 for the microwaves and connects the outer poles of the corrugated magnets 21 and 22. The yoke 23 is longitudinally of the magnetic waveguide coupling arrangement 16 and 17 open- sine such Permanent magnet beam focusing arrangement is in the US patent application, Ser.So. 291,117 filed September 21, 1972, described assigned to the assignee of the present application.

Anhand von Fig.2 ist die Elektronenkanonenanordnung 12 sowie die zugehörige Polschuhanordnung 18 näher erläutert. Die Elektronenkanonenanordnung besteht aus einer thermischen Emissionskathode 25 mit einer räumlich konkav ausgebildeten emittierenden Oberfläche 2G, die gleichachsig zu der Mittellinie 27 des Strahlweges 13 angeordnet ist. Die Elektronenkanonenanordnung 12 besitzt eine Anodenelektrode 28 mit Mittelöffnung. Diese Anode ist trichterförmig nach außen zur Strahleintrittsöffnung 29 geöffnet, die koaxial zu der Mittelachse des Strahlweges 27 angeordnet ist. Eine ringförmige Strahlfokussierungselektrode 31? die auf Kathodenpotential betrieben wird, ist zwischen der Kathode 25 und der Anode 28, den Strahlweg 13 umschließend, angeordnet, um die Erzielung einer geeigneten Form der elektrostatischen Strahlfokussierungsfeldlinien im Gebiet zwischen Kathode und Anode zu unterstützen.Based on Figure 2, the electron gun assembly 12 and the associated pole shoe arrangement 18 explained in more detail. The electron gun arrangement consists of a thermal emission cathode 25 with a spatially concave emitting surface 2G, which is arranged coaxially to the center line 27 of the beam path 13 is. The electron gun assembly 12 has an anode electrode 28 with a central opening. This anode is funnel-shaped to the outside open to the jet inlet opening 29, which is coaxial with the central axis of the beam path 27 is arranged. An annular beam focusing electrode 31? operated on cathode potential is, is between the cathode 25 and the anode 28, the Surrounding beam path 13, arranged to achieve a suitable shape of the electrostatic beam focusing field lines in the area between the cathode and anode.

Ein vielfach durchbrochenes, sphärisch konkav gekrümmtes Steuer— gitter 32 ist unmittelbar benachbart zu der emittierenden Fläche der Kathode zur Steuerung des Strahlstromes angebracht. Ein viel-A multi-perforated, spherically concavely curved control— grid 32 is immediately adjacent to the emitting surface attached to the cathode to control the beam current. A lot

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fach durchbrochenes Schattengitter 33, das auf Kathodenpotential betrieben wird, ist zwischen Steuergitter 32 und der emittierenden Kathodenoberfläche 26 derart angeordnet, daß dessen Gitternetz sich mit dem Gitternetz des Steuergitters 32 deckt. Die emittierende Kathodenfläche 26 ist ferner vorzugsweise mit sphärisch konkaven emittierenden Oberflächen (Grübchen") versehen, wobei jede konkave emittierende Oberfläche achsenparallel zu den entsprechenden Öffnungen in dem Schattengitter 33 und dem Steuergitter 32 ausgerichtet ist.multiple perforated shadow grid 33, which is operated at cathode potential, is between the control grid 32 and the emitting The cathode surface 26 is arranged in such a way that its grid network coincides with the grid network of the control grid 32. the emitting cathode surface 26 is further preferably provided with spherically concave emitting surfaces (dimples "), wherein each concave emitting surface is axially parallel to the corresponding openings in the shadow grid 33 and the control grid 32 is aligned.

Die Fokussierungsanode 31.und die Kathode 25 sind derart bemessen und zueinander angeordnet, daß sie ein verhältnismäßig hohes Maß von Flächenkonvergenz des Strahles erreichen, entsprechend den elektrostatischen Fokussierungskräften, die auf den Strahl einwirken. Beispielsweise ist bei einer bevorzugten Ausführungsforrn der Erfindung die Flächenkonvergenz des Strahles grosser als 50, und bei einem typischen Ausführungsbeispiel besitzt diese den Wert 65· Die Flächenkonvergenz ist dabei das Verhältnis der Querschnitt sf lache des Strahles beim Strahlmaximum, z.B. in der Querschnittsebene an der Peripherie oder dem äußeren Rand der emittierenden Oberfläche 26 der Kathode, zu der Querschnittsfläche des Strahles am Strahlminimum. Der Punkt des minimalen Strahldurchmessers bestimmt sich durch die elektrostatischen Fokussierungskräfte. Ein derartiges Strahlminimum entsteht dabei an einem Punkt gerade innerhalb des verjüngten Halsteiles 35 der Anode 28, vornehmlich in der transversalen Ebene 36·The focusing anode 31 and the cathode 25 are dimensioned in this way and arranged to each other that they achieve a relatively high degree of surface convergence of the beam, according to the electrostatic focusing forces acting on the beam. For example, in a preferred embodiment of the invention, the surface convergence of the beam is greater than 50, and in a typical embodiment, this has the value 65 · The surface convergence is the ratio of the cross-section sf area of the beam at the beam maximum, e.g. in the cross-sectional plane at the periphery or the outer edge of the emitting surface 26 of the cathode, to the cross-sectional area of the Beam at the beam minimum. The point of the minimum beam diameter is determined by the electrostatic focusing forces. Such a beam minimum arises at a point just inside the tapered neck part 35 of the anode 28, mainly in the transversal plane 36

Die magnetische Polschuhanordnung 18 besteht aus einem hohlen zylindrischen Teil 38, der koaxial in einem Abstand die emittierende Kathode 25 umschließt, und einem quer dazu angeordneten Wandteil 39- Der Querwandteil 39 besitzt eine Mittenöffnung, die mit 41 bezeichnet ist, und die koaxial zu der Achse des Strahls 27 angeordnet ist. Der innere Durchmesser der Blende 41 ist derart gewählt, daß die Größe des Strahlfolaissierungsfeldes auf der Achse 27 des Strahlweges 13 im Bereich des Strahlminimums 36 einen Wert besitzt, der in den Bereich von 80 bis 95^ cLes maximalen Magnetfeldes fällt, das längs der Strahlachse 27 zwischen denThe magnetic pole piece assembly 18 consists of a hollow cylindrical Part 38, which coaxially surrounds the emitting cathode 25 at a distance, and a wall part arranged transversely thereto 39- The transverse wall part 39 has a central opening, which with 41, and which is coaxial with the axis of the beam 27 is arranged. The inner diameter of the aperture 41 is such chosen that the size of the Strahlfolaissierungsfeldes on the axis 27 of the beam path 13 in the area of the beam minimum 36 a Has value that is in the range of 80 to 95 ^ cLes maximum Magnetic field falls along the beam axis 27 between the

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Polstücken 18 un<3 19 jeweils erzeugt wird. In einem typischen Ausführungsbeispiel eines Klystrons für das X-Band besitzt dieser Maximalwert des magnetischen Feldes etwa die Größe von 2000 Gauß.Pole pieces 18 un <3 19 each is generated. In a typical embodiment of a klystron for the X-band, this has Maximum value of the magnetic field about the size of 2000 Gauss.

Ein zylindrisch oder röhrenförmig sich fortsetzender Teil 38 der Polschuhanordnung 18 ist gegenüber dem Querwandteil 39 derart bemessen und ausgebildet, daß die Linien des magnetischen Flusses, welche durch die Mittelöffnung 4-1 in den Polschuh 18 hineinlaufen, mit dem Verlauf der Feldlinien des elektrostatischen Feldes im äußeren Bereich oder in der Umhüllung des Strahls 13 im Bereich zwischen der emittierenden Kathodenoberfläche 26 und . dem verjüngten Halsteil der Anode zusammenfallen.A cylindrical or tubular continuing part 38 of the pole piece arrangement 18 is of this type with respect to the transverse wall part 39 dimensioned and designed so that the lines of the magnetic flux which run through the central opening 4-1 into the pole piece 18, with the course of the field lines of the electrostatic field in the outer area or in the envelope of the beam 13 in the area between the emitting cathode surface 26 and. coincide with the tapered neck part of the anode.

Ein ringförmiger nichtmagnetischer Spalt 4-3 ist in dem Querwandteil 39 der Polschuhanordnung 18 vorgesehen. Der nichtmagnetische Spalt 4-3 umgibt koaxial die Achse 27 des Strahles 13 und dient dazu, einen vorgegebenen Anstieg im magnetischen Streufluss durch die Polschuhanordnung 18 zu bewirken, so daß der Punkt der axialen Feldumkehr im Falle einer permanent—magnetisch erregten Polschuhanordnung 18 und 19 weg von der Querwand 39 der Polschuhanordnung 18 und mehr zu einem Punkt außerhalb der emittierenden Kathodenfläche 26 verschoben wird, um den vorher beschriebenen,-geeigneten Verlauf des Strahlfökussierungsfeldes im Bereich der Elektronenkanone zu erreichen. Der nichtmagnetische Spalt 4-3 ist bei einer bevorzugten Ausführungsform mit thermisch leitfähigem nichtmagnetischem Material, wie Kupfer, ausgefüllt, um die Wärmeleitung von der Anode 28 durch die Polschuhanordnung zur Umgebung zu ermöglichen.An annular non-magnetic gap 4-3 is in the bulkhead part 39 of the pole shoe arrangement 18 is provided. The non-magnetic gap 4-3 coaxially surrounds the axis 27 of the beam 13 and serves to cause a predetermined increase in the leakage magnetic flux through the pole piece assembly 18 so that the point of the axial Field reversal in the case of a permanently magnetically excited pole piece arrangement 18 and 19 away from the transverse wall 39 of the pole piece assembly 18 and more to a point outside of the emitting cathode surface 26 is shifted to the previously described, -suitable To achieve the course of the beam focusing field in the area of the electron gun. The non-magnetic gap is 4-3 in a preferred embodiment with thermally conductive non-magnetic material, such as copper, filled in order to conduct heat from the anode 28 through the pole piece arrangement to the environment.

In Fig.3 ist eine Darstellung der Abhängigkeit der normalisieten axialen Magnetfeldstärke vom Abstand von der Elektronenkanone mit Berücksichtigung bestimmter Elektroden dargestellt, die in der Darstellung eingezeichnet sind. Fig.3 zeigt die Funktion des ringförmigen nichtmagnetischen Spaltes 43. Im einzelnen entspricht die ausgezogene Kurve 4-5 und ihr im Maßstab zehnfach vergrößertes Gegenstück 46 der Querwand 39 ohne Vorhandensein desIn Figure 3 is a representation of the dependency of the normalized axial magnetic field strength represented by the distance from the electron gun taking into account certain electrodes that are shown in the illustration. 3 shows the function of the annular non-magnetic gap 43. Corresponds in detail the solid curve 4-5 and its tenfold enlarged Counterpart 46 of the transverse wall 39 without the presence of the

4 0 9 8 4 3 / G 8 9 b4 0 9 8 4 3 / G 8 9 b

ringförmigen magnetischen Spaltes 43. Wie insbesondere durch die Kurve 46 ersichtlich ist, entsteht eine Feldumkehr an dem Punkt 47- Eine derartige Feldumkehr zwischen Kathode und Anode macht es unmöglich, eine geeignete magnetisch gebündelte Strahlfokussierung im Bereich der Elektronenkanone zu erreichen.annular magnetic gap 43. As in particular by the curve 46 can be seen, a field reversal occurs at point 47- Such a field reversal between cathode and anode makes it impossible to achieve a suitable magnetically bundled beam focusing in the area of the electron gun.

Die Elektronenkanone 12, die Abstände und die Abmessungen der Elektroden sind durch die Flächenkonvergenz des Strahles bestimmt. Für eine Flächenkonvergenz von 65, wie in Fig.3 dargestellt, gestattet eine feste magnetische Querwand 39 nicht eine Fokussierung mit gebündeltem magnetischem Fluß. Der innere Durchmesser dea Loches 41 im Polschuh 18 ist derart gewählt, daß eine axiale magnetische Feldstärke am Punkt des Strahlminimums 36 erzeugt wird, die in den Bereich von QQ0P bis 95$ ^e^? maximalen Megnetfeldintensität fällt. Eine Vergrösserung der Abmessungen des Loches 41, um eine vergrößerte magnetische Streufeldstärke innerhalb des Bereiches der Elektronenkanone zu erreichen und so, um den Punkt der Feldumkehr von der Anordnung weiter weg zu rücken, würde zu einer Abnahme der magnetischen Feldstärke im Strahlminimum führen. Somit wird die Größe der Strahlöffnung 41 in der durchbrochenen Polschuhanordnung durch die Erfordernisse des magnetischen Feldes im Strahlminimum diktiert, wobei ein derartiges Minimum durch die elektrostatische Strahloptik der Elektronenkanone bestimmt wird. Der Durchmesser des Loches 41 für den Strahl bestimmt vornehmlich den maximalen Gradienten des axialen magnetischen Feldes in der Nähe des Strahlloches, d.h. innerhalb eines Lochradius auf jeder Seite der Querebene, welche den Punkt durchdringt, an dem die axiale magnetische Feldstärke auf der Achse des Strahlloches den Wert von 50$ von B^y beträgt.The electron gun 12, the distances and the dimensions of the electrodes are determined by the surface convergence of the beam. For a surface convergence of 65, as shown in FIG. 3, a fixed magnetic transverse wall 39 does not allow focusing with bundled magnetic flux. The inner diameter of the hole 41 in the pole piece 18 is selected such that an axial magnetic field strength is generated at the point of the beam minimum 36, which is in the range from QQ 0 P to 95 $ ^ e ^? maximum megnet field intensity falls. An increase in the dimensions of the hole 41 in order to achieve an increased magnetic stray field strength within the range of the electron gun and thus to move the point of field reversal further away from the arrangement would lead to a decrease in the magnetic field strength in the beam minimum. The size of the beam opening 41 in the perforated pole piece arrangement is thus dictated by the requirements of the magnetic field in the beam minimum, such a minimum being determined by the electrostatic beam optics of the electron gun. The diameter of the hole 41 for the beam primarily determines the maximum gradient of the axial magnetic field in the vicinity of the beam hole, ie within a hole radius on each side of the transverse plane which penetrates the point at which the axial magnetic field strength on the axis of the beam hole $ 50 worth of B ^ y is.

Das Anbringen des nichtmagnetischen Spaltes 43 führt zu einer Kurve 48 und deren Gegenstück 49 in vergrößertem Maßstab. Aus der Kurve 49 ist erkennbar, daß der Punkt der Feldumkehr aus dem Bereich zwischen Kathode und Anode herausgerückt ist, und daß eine begrenzte axiale Magnetfeldstärke an der Kathodenoberfläche 26 von etwa 1,5$ erreicht wird. Somit gestattet der nichtmagnetische Spalt 43 eine Beherrschung der Größe des axialen Magnetfeldes im Bereich des schwachen Feldes, d.h. bei Feldstärken von weniger alsThe provision of the non-magnetic gap 43 results in a curve 48 and its counterpart 49 on an enlarged scale. From curve 49 it can be seen that the point of field reversal is out of range is moved out between the cathode and anode, and that a limited axial magnetic field strength at the cathode surface 26 of about $ 1.5. Thus, the non-magnetic gap 43 allows control of the size of the axial magnetic field in the Area of the weak field, i.e. at field strengths less than

10$ von Bj^. 409843/0895$ 10 from Bj ^. 409843/0895

Die magnetische Feldstärke B~ an der Kathode für den magnetisch festgelegten Fluß zur Strahlfokussierung bestimmt sich aus der folgenden Beziehung:The magnetic field strength B ~ at the cathode for the magnetic specified flow for beam focusing is determined from the following relationship:

Dabei bedeutet Bj^.y die maximale axiale Feldstärke zwischen den Polschuhen 18 und 19 auf der Achse des Strahles 27, OZist die prozentuale Größe des axialen Magnetfeldes im Punkt des Strahlminimums 36 relativ zu B^. „. A^bedeutet die Flächenkonvergenz der Elektronenkanone. Für eine Flächenkonvergenz mit dem Wert 65 und einem B™. -^ von 2000 Gauß, wobei $0% B^^ am Punkt des Strahlminimums erreicht werden, beträgt das axiale magnetische Feld B~ an der Kathode annähernd 1,5$ vonBj ^ .y means the maximum axial field strength between the pole pieces 18 and 19 on the axis of the beam 27, OZ is the percentage of the axial magnetic field at the point of the beam minimum 36 relative to B ^. ". A ^ means the surface convergence of the electron gun. For a surface convergence with a value of 65 and a B ™. - ^ of 2000 Gauss, with $ 0% B ^^ being reached at the point of the beam minimum, the axial magnetic field B ~ at the cathode is approximately 1.5 $ of

In Fig.4 zeigt die Kurve 5Ί ä-ie äußere Umhüllung des röhrenförmigen Strahlfokussierungsflusses bei einem magnetisch begrenzten laminaren Fluss des Elektronenstrahls am äußeren Umfang des Strah les im Bereich der Elektronenkanone. Im einzelnen gibt die Kurve wieder, daß die Linien des Flußes an der äußeren Oberfläche des Strahls mit dem Verlauf der elektrostatischen Feldlinien an der Begrenzung des Strahles zusammenfallen.In Fig.4 the curve shows 5Ί ä-ie outer envelope of the tubular Beam focusing flux in the case of a magnetically limited laminar flow of the electron beam on the outer circumference of the beam les in the area of the electron gun. In detail, the curve shows that the lines of the flow on the outer surface of the Beam coincide with the course of the electrostatic field lines at the boundary of the beam.

In den Fig.5 bis 7 ist die Wirkungsweise des nichtmagnetischen Spaltes 43 dargestellt. Im einzelnen zeigt Fig.5, daß in Abwesenheit des nichtmagnetischen Spaltes 43 die magnetischen Flußlinien an der Peripherie des Strahles im Bereich der Elektronenkanone, wie durch die unterbrochene Linie 52 angegeben, zu schnell konver gieren, wenn die Strahlöffnung des Polschuhes so gewählt wird, daß die Linien des Flusses mit den Elektronenbahnen in der Nähe des Strahlminimums zur genauen Deckung gebracht werden. Wenn der Polschuh so ausgebildet wird, wie durch ausgezogene Linien angedeutet ist, um einen geeigneten Fluß an der Kathode zu erzeugen, was durch gestrichelte Linien angegeben ist, so ist ersichtlich, daß die magnetischen Flußlinien dann schlecht mit den Elektronenbahnen im Bereich des Strahlminimums zusammenfallen. Ein Ziel derIn FIGS. 5 to 7 the mode of operation of the non-magnetic Gap 43 shown. In detail, Fig.5 shows that in the absence of the non-magnetic gap 43, the magnetic flux lines Converging too quickly at the periphery of the beam in the area of the electron gun, as indicated by the broken line 52 yaw, if the beam opening of the pole piece is chosen so that the lines of the flux with the electron orbits in the vicinity the beam minimum can be brought to exact congruence. When the pole piece is formed as indicated by solid lines is to generate a suitable flux at the cathode, which is indicated by dashed lines, it can be seen that the magnetic flux lines then badly coincide with the electron orbits in the area of the beam minimum. A goal of

409843/0896409843/0896

vorliegenden Erfindung besteht darin, für diese unvereinbaren Erfordernisse eine Lösung zu schaffen. Fig.6 zeigt die Flußlinien eines permanenten Strahlfokussierungsmagneten und insbesondere den Bereich der Kathode 26. Die Feldumkehr ist herausgezeichnet, und es läßt sich sehen, daß der Streufluß durch die Oberfläche der emittierenden Kathode in Gegenrichtung zur Richtung des Hauptfeldes durchdringt und dabei eine Feldumkehr zwischen Kathode und Anode bewirkt.The present invention is to provide a solution to these incompatible needs. Fig. 6 shows the flow lines a permanent beam focusing magnet and in particular the area of the cathode 26. The field reversal is shown, and it can be seen that the leakage flux through the surface of the emitting cathode is in the opposite direction to the direction of the main field penetrates and thereby causes a field reversal between cathode and anode.

In Fig.7 ist dargestellt, wie der nichtmagnetische (mit niedriger Permeabilität versehene) Spalt 43 die Reluktanz der Polschuhanordnung 18 gegenüber der Komponente des Hauptfeldes steigert und dabei bewirkt, daß mehr vom Hauptfeld durch die Polschuhanordnung verläuft, und der Punkt der Feldumkehr auf die Gegenseite der Kathode verschoben wird. Das korrigierte Feld ist durch die gestrichelte Linie 53 versinnbildlicht.In Fig. 7 it is shown how the non-magnetic (with lower Permeability provided) gap 43 increases the reluctance of the pole piece arrangement 18 with respect to the component of the main field and thereby causes more of the main field to run through the pole piece assembly, and the point of field reversal to the Opposite side of the cathode is shifted. The corrected field is symbolized by the dashed line 53.

Bei einem typischen Ausführungsbeispiel des nichtmagnetischen Spaltes nach Fig.2 besitzt der Spalt 43 eine radiale Stärke von etwa o,5 mm (o,o2o Zoll) und eine axiale Ausdehnung von ca 3,8 mm (o,15o Zoll). Die sich in axialer Richtung erstreckende Schulter mit dem Bezugszeichen 55 zwischen dem inneren Teil 56 und dem äußeren Teil 57 eier Polschuhanordnung 39 dient dazu, den Verlauf des röhrenförmigen magnetischen Flusses 51 im Bereich zwischen Kathode und Anode zu glätten.In a typical embodiment of the non-magnetic gap according to FIG. 2, the gap 43 has a radial thickness of about 0.5 mm (0.02 inches) and an axial dimension of about 3.8 mm (o.15o inches). The shoulder extending in the axial direction with the reference numeral 55 between the inner part 56 and the outer Part 57 egg pole shoe assembly 39 serves to change the course of the tubular magnetic flux 51 in the area between Smooth cathode and anode.

In Fig.8 bis 9 sind eine Anzahl von alternativen Polschuhausführungen zu der in Fig.2 dargestellten Anordnung angegeben. Bei den Ausführungsformen der Fig.8 bis 10 ist der nichtmagnetische Spalt 43 als Kombination eines axialen und radialen Spaltteiles oder im Falle der Fig.9 als rein radialer Spalt ausgebildet.Referring to Figures 8 through 9 are a number of alternative pole shoe designs specified for the arrangement shown in Figure 2. In the embodiments of FIGS. 8 to 10, the non-magnetic gap is 43 as a combination of an axial and radial gap part or in Case of Figure 9 designed as a purely radial gap.

Wenn auch der nichtmagnetische Spalt für den erhöhten Streufluß bisher so beschrieben wurde, daß er zur Formung des Feldes im Bereich der emittierenden Kathode dienen sollte, um den Punkt der Feldumkehr aus dem Bereich der Polanordnung herauszuverschieben, so kann dieser auch zur Verbesserung der Kollektorpolschuhanordnung 19 verwendet werden, um den Punkt der axialen Magnetfeldum-Even if the non-magnetic gap for the increased leakage flux has so far been described as being used to form the field in the area the emitting cathode should serve to move the point of field reversal out of the area of the pole arrangement, this can also be used to improve the collector pole shoe arrangement 19 in order to locate the point of the axial magnetic field

4 O 9 8 4 3 / Q 8 9 S4 O 9 8 4 3 / Q 8 9 p

kehr weiter zum Ende oder vollständig außerhalb des Endes der Kollektoranordnung 14 zu verschieben. Dies kann eine gleichmäßigere Expansion des Strahles im Kollektorbereich ermöglichen, um eine gleichmäßigere Verteilung der Energie des Strahles über die inneren Oberflächen des Kollektors zu erreichen. Wenn die Feldumkehr zu dicht bei der Kollektorpolschuhanordnung 19 stattfindet, so ist es dabei möglich, daß der Strahl, der in den Kollektor hinein verläuft, eine zu hohe Rotationsenergie erhält, die eine Reflexion von Elektronen niedriger Geschwindigkeit zurück längs des Strahlweges während des Hochfrequenzbetriebes der Strahlröhre bewirkt.return to the end or completely outside the end of the collector assembly 14 to move. This can be more uniform Expansion of the beam in the collector area allow for a more even distribution of the energy of the beam over it to reach the inner surfaces of the collector. If the field reversal takes place too close to the collector pole piece arrangement 19, so it is possible that the beam that runs into the collector receives too high a rotational energy, which return a reflection of low speed electrons caused along the beam path during high-frequency operation of the beam tube.

409843/089fe409843 / 089fe

Claims (8)

PatentansprücheClaims \ Λ L Kathodenstrahlröhre mit gradlinigem Strahl mit einer Elektronenkanone zur Erzeugung und Beschleunigung eines Strahles von Elektronen auf einem längsgestreckten Weg, einer Kollektoranordnung an der endlichen Begrenzung des Strahlweges zum Sammeln und Erzeugen von
Energie der aufgefangenen Elektronen, einer elektrischen Schaltungsanordnung längs des Strahlweges zwischen Elektronenkanone und Kollektor, die sich in energieaustauschender Beziehung zum Strahl befindet, um elektromagnetische Ausgangsenergie in Form von Hochfrequenz zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur magnetischen Fokussierung des Strahls auf dem Strahlweg zwischen Elektronenkanone und Kollektor vorgesehen sind, und daß diese strahlfokussierenden Mittel aus ersten und zweiten Polschuhanordnungen bestehen, die längs des genannten Strahlweges axial im Abstand voneinander bezüglich des Strahlweges angeordnet sind, und daß jede der
genannten Polschuhanordnungen aus magnetisch leitfähigem Material
besteht, und daß magnetische Mittel zum Erregen der Polschuhanordnungen vorgesehen sind, die ein axial gerichtetes Strahlfokussierungsfeld innerhalb des Strahlweges erzeugen, und daß die erste
der genannten Polschuhanordnung eine Öffnung besitzt, durch welche der Strahl hindurchtritt, und daß diese Öffnung einen solchen Durchmesser besitzt, daß vornehmlich dadurch der Gradient des axialen Feldes im Feldbereich innerhalb eines Lochradius auf jeder der Seiten der transversalen Ebene, entsprechend einer axialen Magnetfeldstärke von 50$ der maximalen axialen Magnetfeldstärke zwischen den genannten Polschuhen entspricht, und daß die erste Polschuhanordnung ferner einen magnetischen Spalt niedrigerer magnetischer
Permeabilität als benachbarte Teile der genannten ersten Polschuhanordnung besitzt, und daß der Spalt die Strahlöffnung bei der ersten Polschuhanordnung derart umschließt, daß ein Anwachsen des
magnetischen Streuflusses durch die erste Polschuhanordnung ermöglicht wird, und die Anordnung dimensioniert ist, daß vorherrschend die Größe der axialen magnetischen Feldstärke im Bereich
\ Λ L cathode ray tube with a straight beam with an electron gun for generating and accelerating a beam of electrons on a longitudinally stretched path, a collector arrangement at the finite limit of the beam path for collecting and generating
Energy of the captured electrons, an electrical circuit arrangement along the beam path between the electron gun and collector, which is in an energy-exchanging relationship with the beam, in order to generate electromagnetic output energy in the form of high frequency, characterized in that means for magnetic focusing of the beam on the beam path between the electron gun and collector are provided, and that these beam-focusing means consist of first and second pole piece arrangements which are arranged along said beam path axially at a distance from one another with respect to the beam path, and that each of the
mentioned pole shoe assemblies made of magnetically conductive material
and that magnetic means are provided for exciting the pole piece assemblies which generate an axially directed beam focusing field within the beam path, and that the first
said pole shoe arrangement has an opening through which the beam passes, and that this opening has such a diameter that primarily thereby the gradient of the axial field in the field area within a hole radius on each of the sides of the transverse plane, corresponding to an axial magnetic field strength of 50 $ corresponds to the maximum axial magnetic field strength between said pole pieces, and that the first pole piece arrangement also has a magnetic gap of lower magnetic strength
Has permeability as adjacent parts of said first pole piece arrangement, and that the gap encloses the jet opening in the first pole piece arrangement in such a way that an increase in the
Magnetic leakage flux through the first pole piece arrangement is made possible, and the arrangement is dimensioned that predominantly the size of the axial magnetic field strength in the area
409843/0895409843/0895 des Feldes außerhalb der ersten und zweiten Polschuhe und im Bereich, in dem die Größe des axialen Magnetfeldes weniger als 10$ der maximalen Feldstärke beträgt, festgelegt wird.the field outside the first and second pole pieces and in the area in which the magnitude of the axial magnetic field is less than $ 10 the maximum field strength is set.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtmagnetische Spalt mit nichtmagnetischem metallischem Material ausgefüllt ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the non-magnetic gap with non-magnetic metallic material is filled out. 3. Röhrenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenkanone eine thermische emittierende Kathode mit einer konkaven Emissionsoberfläche besitzt, welche der ersten Polschuhanordnung gegenübersteht, und daß eine mit einer Mittenöffnung versehene als Anode dienende Elektrode im Abstand von dieser Kathode zum Bilden eines konvergenten Flußes von Elektronen von der genannten Kathode in den durch die Mittenöffnung der Anode verlaufenden Strahl vorgesehen ist, daß die erste Polschuhanordnung so angeordnet ist, daß sie der Kathode gegenübersteht, und derart ausgebildet ist, daß sie ein konvergentes Bündel magnetischer Flußlinien erzeugt, die durch das periphere Gebiet der konkaven emittierenden Oberfläche der Kathode verlaufen, und im wesentlichen mit dem konvergenten Verlauf der elektrostatischen Feldlinien im gleichen Bereich zwischen Kathode und Anode zusammenfallen und einen magnetisch gebündelten, im wesentlichen laminaren konvergenten Fluß von Elektronen von der Kathode durch die erste Polschuhanordnung erzeugen.3. Tube arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that the electron gun has a thermal emitting cathode with a concave emission surface, which facing the first pole piece arrangement, and that an electrode provided with a central opening and serving as an anode is spaced apart from this cathode to form a convergent flow of electrons from said cathode into that through the central opening the beam passing through the anode is provided that the first pole piece arrangement is arranged so that it faces the cathode, and is designed such that it creates a convergent bundle of magnetic flux lines passing through the peripheral Area of the concave emitting surface of the cathode run, and essentially with the convergent course of the electrostatic Field lines coincide in the same area between cathode and anode and a magnetically bundled, essentially Generate laminar convergent flow of electrons from the cathode through the first pole piece assembly. 4. Röhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenkanone derart dimensioniert ist, daß sie eine Flächenkonvergenz des Stahls von höchstens 50 erzeugt,4. Tube arrangement according to one of claims 1 to 3> characterized in that the electron gun is dimensioned such that that it produces a surface convergence of the steel of at most 50, 5. Röhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der ersten Polschuhanordnung, der von dem Spalt umgeben ist, elektrisch mit der Anode verbunden ist und auf Anodenpotential liegt.5. Tube arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the part of the first pole piece arrangement which is surrounded by the gap is electrically connected to the anode and is at the anode potential. 4 O 9 8 4 3 / Q 8 9 h*4 O 9 8 4 3 / Q 8 9 h * 6. Röhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Polschuhanordnung eine röhrenförmige axiale Fortsetzung größeren Durchmessers als die Strahlöffnung besitzt, die derart angeordnet ist, daß sie die konkave, emittierende Kathodenoberfläche umgibt, so daß die magnetischen Feldlinien zur Strahlfokussierung im Bereich der konkaven Emissionskathode geformt werden.6. Tube arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the first pole piece assembly is a tubular axial continuation of larger diameter than the jet opening which is arranged such that it surrounds the concave, emissive cathode surface, so that the magnetic field lines be shaped for beam focusing in the area of the concave emission cathode. 7· Röhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste magnetische Polschuhanordnung einen nichtmagnetischen Spaltteil enthält, der derart bemessen ist, daß das magnetische Feld im Gebiet der Elektronenkanone folgende Beziehung erfüllt7. Tube arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterized in that that the first magnetic pole piece assembly includes a non-magnetic gap portion which is dimensioned such that the magnetic field in the area of the electron gun satisfies the following relationship AC - 33MX*
B™
A C - 33 MX *
B ™
Dabei bedeutet A„ die Flächenkonvergenz des Elektronenstrahls, "EL[AX stellt den Maximalwert des axialen magnetischen Feldes auf dem Weg des Strahles zwischen der ersten und der zweiten Polschuhanordnung dar, oc bedeutet das Verhältnis des axialen magnetischen Strahlfokussierungsfeldes auf dem Strahlweg am Punkt des minimalen Strahldurchmessers gegenüber B^x, B^ stellt den Wert des axialen Magnetfeldes im Zentrum der konkaven Emissionsoberfläche der Kathode dar.A means "the surface convergence of the electron beam," EL [AX represents the maximum value of the axial magnetic field on the path of the beam between the first and the second pole shoe arrangement, oc means the ratio of the axial magnetic beam focusing field on the beam path at the point of the minimum beam diameter opposite B ^ x , B ^ represents the value of the axial magnetic field in the center of the concave emission surface of the cathode.
8. Röhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erregen der Polschuhanordnungen durch permanente Magnete gebildet sind.8. Tube arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the means for exciting the pole piece assemblies are formed by permanent magnets. 409843/0896409843/0896
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