DE2532960B2 - Magnetron - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetron der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Aus der japanischen Offenlegungsschrift 15 358/74 vom 9.2.1974 ist ein Magnetron bekannt, wie es in der Figur 1 der vorliegenden Anmeldung dargestellt ist. An der Innenwandung eines Anodenhohlzylinders 12 sind mehrere Bleche 11 befestigt, um eine Mehrzahl von Hohlraumresonatoren aufzubauen, die die von einem Kathodenträger 14 getragene Kathode 13 koaxial umgeben. Die Enden des Anodenhohlzylinders werden durch vakuumdichte Wandteile 15 und 16 geschlossen. Auf der Innenseite des Wandteils 16 ist ein hohlzylinderförmiger Permanentmagnet 17 mittels eines Kegelstumpfförmigen Trägers 18 befestigt.

Ein kurzer vollzylinderförmiger Permanentmagnet 19 ist an der Innenseite des unteren vakuumdichten Wandteiles 16 unter Verwendung eines Bindemittels befestigt Die Permanentmagnete sind in axialer Richtung des Anodenhohlzylinders 12 magnetisiert Das obere vakuumdichte Wandteil 15 ist mit einer Kathodenanschlußklemme 20 für die Kathode 13 versehen, während das untere vakuumdichte Wandteil mit einer Auskoppelantenne 21 versehen ist, die zugleich als Evakuierungsstutzen verwendet wird.

Dadurch, daß der Permanentmagnet 17 und der Permanentmagnet 19 in einem evakuierten Gehäuse angeordnet sind, das durch das obere und untere vakuumdichte Wandteil 15 bzw. 16 begrenzt ist, kann ein großes außenliegendes Joch und können außenliegende Permenentmagnete entfallen, die bei den früher eingesetzten Magnetrons erforderlich waren; hierdurch wird das Gewicht und die Größe des Magnetrons erheblich vermindert Es bestehen jedoch immer noch die folgenden Nachteile. Da zunächst der Permanentmagnet 17, der auf der Seite der Kathodenanschlußklemme 20 angeordnet ist hohlzylinderförmig ausgebildet ist und der Permanentmagnet 19, der auf der Seite der Auskoppelantenne 21 angeordnet ist, die Form eines

ίο kurzen Vollzylinders hat, und da beide Permanentmagnete in axialer Richtung des Anodenhohlzylinders 12 magnetisiert sind, folgt der magnetische Fluß einem magnetischen Weg, der in F i g. 1 mit a bezeichnet ist. Nach Verlassen des Permanentmagneten 17 fließt der magnetische Fluß zum Permanentmagnet 19, während er zur Mitte des Wechselwirkungsraumes hin zusammenläuft Infolgedessen nimmt die Flußdichte im Wechselwirkungsraum nach oben hin ab, wie in F i g. 2 durch die abfallende Kurve ρ dargestellt ist In F i g. 2 stellt die Abszisse den Aufpunkt längs der Achse des Anodenzylinders dar, während die Ordinate der Flußdichte zugeordnet ist Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, nimmt die Flußdichte zum oberen Abschnitt des Wechselwirkungsraumes hin ab, was zu einer nicht gleichförmigen Verteilung des magnetischen Flusses führt Hierdurch wird die Region abnormaler Oszillationen verbreitert die üblicherweise auch Modenbereich genannt wird. Hierduch werden beim Betrieb mit hoher Leistung unerwünschte Oszillationen hervorgerufen.

Soll z. B. eine Oszillation im jr-Mode erzeugt werden, so ergäben sich andere Oszillationen als der π-Mode. Wird der Außendurchmesser des Permanentmagneten 17 vergrößert, indem man dem Rechnung trägt, daß es unmöglich ist, auf der Seite des Permanentmagneten 17 starke Magnetfelder zu verwenden, so wird der über einen in F i g. 1 mit b bezeichneten magnetischen Pfad fließende Streufluß vergrößert, wodurch der wirksame magnetische Pfad a kurzgeschlossen wird. Damit führt eine bloße Vergrößerung der Größe des Permanentmagneten 1/' zu keiner Verbesserung. Aus den oben dargelegten Gründen hat ein Magnetron der in F i g. 1 dargestellten Bauart den Nachteil, daß die Flußdichte im Wechselwirkungsraum klein ist; es daher schwierig ist, Magnetrons zu schaffen, die bei kleiner und kompakter Form hohe Ausgangsleistungen bereitstellen können.

Aus der französische Offenlegungsschrift 21 68 233 (Fig. 11) ist ein Magnetron bekannt, bei dem in einem Anodenhohlzylinder koaxial zur Achse des Anodenhohlzylinders ein relativ langer vollzylinderförmiger Permanentmagnet angeordnet ist, der in axialer Richtung magnetisiert ist und mit einem Pol in den Hohlraum eines hohlzylinderförmigen Permanentmagneten hineinragt der in radialer Richtung magnetisiert ist. Der der Innenfläche des hohlzylinderförmigen Permanentmagneten benachbarte Pol des vollzylinderförmigen Permanentmagneten besitzt dieselbe Polarität wie die zum Zentrum zugewandte Mantelfläche des hohlzylinderförmigen Permanentmagneten. Die Wirkungsweise der Magnetanordnung würde sich auch nicht ändern, wenn der vollzylinderförmige axial magnetisierte Permanentmagnet nicht in den Hohlraum des radial magnetisierten, hohlzylinderfönnigen Permanentmagneten eintauchen würde. Im ausgetauchten oder eingetauchten Zustand würde zwischen den beiden Permanentmagneten stets kein exakt axial gerichtetes statisches Magnetfeld erzeugt werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Magnetron der im Oberbegriff genannten Art,

bei der ein hohlzylinderförmiger Permanentmagnet einem vollzylinderförmigen Permanentmagneten gegenübersteht, im Wechselwirkungsraum ein exakt axial gerichtetes statisches Magnetfeld zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des vorstehenden Hauptarspruches gelöst

Der magnetische Fluß läuft von der mittigen öffnung des hohlzylinderförmigen Permanentmagneten in axia ler Richtung des Anodenhohlzylinders durch den Wechselwirkungsraum zu der den hohlzylinderförmigen Permanentmagneten zugewandten Stirnfläche des vollzylinderförmigen Permanentmagneten, d. h. der magnetische Fluß läuft mit über die gesamte Höhe des Wechselwirkungsraumes gleichbleibender Dichte exakt axial ausgerichtet durch den Wechselwirkungsraum.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Magnetrons.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das oben schon beschriebene bekannte Magnetron;

F i g. 2 eine graphische Darstellung der magnetischen Feldverteilung bei dem in der F i g. 1 dargestellten Magnetron und bei dem erfindungsgemäßen Magnetron;

Fig.3 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Magnetron und

Fig.4 eine perspektivische Ansicht, in der der Aufbau eines abgewandelten rinförmigen Permanentmagneten dargestellt ist, der bei dem in Fig.3 dargestellten Magnetron Verwendung findet.

Fig.3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, wobei Teile, die in F i g. 1 gezeigten Teilen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Das in Fig.3 dargestellte Magnetron weist einen Dichtring 42 und ein zylindrisches Vakuumdichtteil 43 auf. Der Dichtring 42 ist aus nichtmagnetischem Material, z. B. rostfreiem Stahl gefertigt, während das zylindrische Vakuumdichtteil 43 aus magnetischem Material gefertigt ist, um die Flußverteilung einzustellen. Der Dichtring 42 ist koaxial zum Anodenhohlzylinder 12 auf einer Ringschulter 12a angerordnet, die in kleinem Abstand vom oberen Ende des Anodenhohlzylinders ausgebildet ist. Das untere Ende des zylindrischen Vakuumdichtteiles 43 ist mit dem Umfang der mittigen Öffnung des Dichtringes 42 verlötet. Ein hohlzylinderförmiger Permanentmagnet 44 ist auf dem Dichtring 42 so angebracht, daß sein Umfang die innere Oberfläche des Anodenzylinders 12 berührt. Der Permanentmagnet 44 wird durch eine ringförmige Klemmplatte 45 an seinem Platz gehalten. Die ringförmige Klemmplatte 45 ist aus nichtmagnetischem Material wie rostfreiem Stahl gefertigt. Der vollzylindrische Permanentmagnet 19 ist auf dem unteren vakuumdichten Wandteil nahe bei der Auskoppelantenne 21 unter Verwendung eines nichfmagnetischen Klemmteiles 46 befestigt. Der Permanentmagnet 44 ist in radialer Richtung magnetisiert, während der Permanentmagnet 19 in axialer Richtung magnetisiert ist.

Der äußere Umfang des Permanentmagneten 44 ist magnetisch mit dem Anodenhohlzylinder 12 gekoppelt, während das untere Ende des zweiten Permanentmagneten 19 über das untere vakuumdichte Wandteil 16 mit dem Anodenhohlzylinder 12 gekoppelt ist. Der magnetische Kreis ist über den Permanentmagneten 44, den Anodenhohlzylinder 12, das untere vakuumdichte Wandteil 16 und den Permanentmagneten 19 geschlossen. Dabei ist der Permanentmagnet 44 so magnetisiert, daß seine innere Mantelfläche einen Nordpol und seine äußere Mantelfläche einen Südpol darstellt; der Permanentmagnet 19 ist so magnetisiert, daß seine obere Stirnfläche einen Südpol und seine untere, das untere vakuumdichte Wandteil 16 berührende Stirnfläche einen Nordpol bildet Der magnetische Fluß C läuft

dann von der öffnung des hohlzylinderförmigen Permanentmagneten 44, wo der magnetische Fluß zusammenläuft, in axialer Richtung durch den Anodenhohlzylinder 12 zur oberen Stirnfläche des Permanentmagneten. Infolgedessen läuft der magnetische Fluß mit über die gesamte Höhe des Wechselwirkungsraumes gleichbleibender Dichte in senkrechter Richtung durch den Wechselwirkungsraum (vgl. Kurve qin Fig.2). Da ferner der Permanentmagnet 44 in radialer Richtung magnetisiert ist, wie oben beschrieben, tritt kein Streufluß auf, wie dies bei dem in F i g. 1 dargestellten Magnetron der FaJJ ist Auch dann, wenn die Permanentmagnete 44 und 19 in entgegengesetzter Richtung wie oben beschrieben magnetisiert sind, wird im Wechselwirkungsraum eine gleichförmige Flußdichte erhalten.

Da darüber hinaus die beiden Permanentmagnete im Anodenhohlzylinder angeordnet sind, so daß die Permanentmagnete magnetisch mit dem Anodenzylinder und mit dem hiermit verbunden vakuumdichten Wandteil gekoppelt sind, wird ein magnetischer Kreis gebildet der frei von Streuflüssen ist Damit kann der gesamte Fluß, der vom hohlzylinderförmigen Permanentmagneten her ansteht, im Wechselwirkungsraum zusammengeführt werden, wodurch die Intensität des Flusses vergrößert wird und ebenso die Ausgangsleitung des Magnetrons. Da darüber hinaus der erste Permanentmagnet 44 auf der Außenseite des Dichtrings 42 angeordnet ist, der das evakuierte einen Teilvolumen des Anodenhohlzylinders begrenzt, kann der Temperaturanstieg des Permanentmagneten 44 begrenzt werden, da die von der Kathodenelektrode 13 und dem Kathodenträger 14a, 146 abgestrahlte Wärme im wesentlichen von den Vakuumdichtteilen 42 und 43 absorbiert wird, welche den Permanentmagneten 44

überdecken. Infolgedessen kann die Änderung der magnetischen Feldstärke und der Mikrowellenausgangsleistung, welche durch den Temperaturanstieg verursacht werden, sehr klein gehalten werden. Der vollzylinderförmige Permanentmagnet 19 ist unter Verwendung des Klemmteils 46 an dem unteren vakuumdichten Wandteil 16 festgeklemmt da bei Befestigen am unteren vakuumdichten Wandteil 16 unter Verwendung eines Bindemittels die Bindung durch Wärmeeinwirkung abgelöst werden könnte.

Eine Korrektur des Weges, auf dem der magnetische Fluß durch den Wechselwirkungsraum hindurchgeht, kann dadurch erfolgen, daß die Form des zylindrischen Vakuumdichtteiles 43 geändert wird oder daß ein geeignetes magnetisches Teil vorgesehen wird, das dem zylindrischen Vakuumdichtteil 43 zugeordnet ist

Wahlweise kann der Permanentmagnet 44 auch innerhalb des evakuierten Gehäuses angeordnet werden. In diesem Fall ist jedoch die durch die von der Kathodenanordnung abgestrahlte Wärme hervorgeru-

fene Änderung der magnetischen Feldstärke mehr oder weniger vergrößert.

Jeder Permanentmagnet kann aus Segmenten hergestellt sein, anstatt den Permanentmagneten als einstük-

kiges Teil herzustellen. F i g. 4 zeigt einen ringförmigen Permanentmagneten 44, der aus vier sektorförmigen Permanentmagnetsegmenten 44a, 446, 44c, 44c/ aufgebaut ist. Bei diesem Aufbau ist es leicht, die Magneten in radialer Richtung zu magnetisieren. Bevorzugt werden die Permanentmagnetsegmente unter Verwendung eines Bindemittels zu ringförmiger Gestalt verbunden, nachdem sie in bekannter Weise magnetisiert worden sind.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurden die Magnetisierungsrichtungen der Permanentmagnete bezüglich des Anodenhohlzylinders angegeben; die Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten 44 kann jedoch leicht von der radialen Richtung des Anodenzylinders abweichen.

Der in radialer Richtung magnetisiene Permanentmagnet ist zwar unter Bezugnahme auf die F i g. 4 z. B. als Ringmagnet beschrieben worden, der durch Zusammenfügen einer Mehrzahl sektorförmiger Permanentmagnetsegmente erhalten wird; es ist jedoch vorteilhaft, gestreckte Permanentmagnetsegmente in radialer Ausrichtung anzuordnen, wobei jedes der Permanentmagnetsegmente in seiner Längsrichtung magnetisiert ist und die einen gleichen Polarität aufweisenden Enden der Permanentmagnetsegmente bei der Achse des Anodenzylinders angeordnet sind, da es darauf ankommt, einen in radialer Richtung laufenden magnetischen Fluß zu erzeugen.

Die Endflächen der gestreckten Permanentmagnetsegmente liegen auf einem gedachten Kreis um die Achse des Anodenzylinders, ohne daß zwischen Endflächen benachbarter Segemente ein Zwischenraum freigelassen wird. Jede Endfläche ist gemäß dem gedachten Kreis bogenförmig ausgebildet. Auch eine solche Ausbildung des radial magnetisierten Permanentmagneten mit zylindrischem Hohlraum führt zum Anbau eines exakt axial gerichteten Magnetflusses.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnetron mit einer zentral angeordneten Kathode, die Kathode koaxial umgebenden Hohlraumresonatoren, mit zwei koaxial zur Kathodenachse angeordneten, die Hohlraumresonatoren zwischen sich einschließenden Permanentmagnete, von welchen einer hohlzylinderförmig ausgebildet ist und die Kathodenzuführung umgibt und der andere vollzylinderförmig ausgebildet ist, und mit einem die Hohlraumresonatoren und die Permanentmagnete koaxial umschließenden Anodenhohlzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylinderförmige Permanentmagnet (44) in radialer Richtung magnetisiert ist und der vollzylinderförmige Permanentmagnet (19) in axialer Richtung magnetisiert ist und zwar derart, daß die dem hohlzylinderförmigen Permanentmagneten (44) zugewandte Stirnfläche des vollzylinderförmigen Permanentmagneten (19) die entgegengesetzte Polarität aufweist als die Polarität des zum Zentrum zugewandten Teils des hohlzylinderförmigen Permanentmagneten.

2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vollzylinderförmige Permanentmagnet (19) innerhalb des evakuierten Teilvolumens des Anodenhohlzylinders (12) und der hohlzylinderförmige Permanentmagnet (44) außerhalb des evakuierten Teilvolumens angeordnet ist

3. Magnetron nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klemmelement (45) den hohlzylinderförmigen Permanentmagneten (44) unter Zwischenschaltung eines Dichtringes (42) gegen eine auf der Innenfläche des Anodenhohlzylinders (12) ausgebildete Ringschulter (12a^driickt.