DE4315940C2 - Fokussiersystem zum Fokussieren eines Elektronenstrahls - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Fokussiersystem zum Fokussieren des Elektronenstrahls in einer Elektronenstrahlröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und umfaßt auch die Anordnung einer Mehrzahl von Elektronenstrahlröhren mit derartigen Fokussiersystemen.

Mikrowellenverstärkungsröhren, wie beispielsweise Wanderwellenröhren (traveling wave tubes, TWTs) sind im Stand der Technik wohlbekannt. Derartige Mikrowellenröhren werden vorgesehen, um HF-Signale im Mikrowellenfrequenzbereich zu verstärken. Ein Mikrowellen- HF-Signal, welches in die Elektronenstrahlröhre eingekoppelt wird, wechselwirkt mit einem Elektronenstrahl, der durch die Anordnung hindurch projiziert wird. Energie, welche in dem Elektronenstrahl enthalten ist, wird daher in das HF-Signal transferiert, was dazu führt, daß das HF-Signal verstärkt wird.

In Bereich der Mikrowellenverstärkungsröhren sind periodische Fokussiersysteme bzw. Fokussiersystem mit periodischen Magnetfeldern zum Führen von Elektronenstrahlen in Elektronenstrahlröhren innerhalb der Mikrowellenröhren bekannt. Fokussiersysteme dieser Art bestehen gewöhnlich aus ferromagnetischen Materialien, welche als Polstücke bezeichnet werden, zwischen denen Permanentmagneten eingeführt sind. Eine Mikrowellenverstärkungsröhre kann entweder ein integrales Polstück (integral polepiece) oder ein übergezogenes Polstück (slip-on polepiece) verwenden. Ein integrales Polstück bildet einen Teil einer Vakuumhülle, welche sich nach innen in Richtung des Strahlbereiches erstreckt, während ein übergezogenes Polstück vollständig außerhalb der Vakuumhülle der Röhre liegt. Die Magneten sind typischerweise ringförmig, so daß sie die Röhre vollständig umrunden, oder sie können halbrundförmig sein, um azimutal nur Teile des Zwischenpolstückbereiches zu bedecken. In allen Fällen ist die Röhrengeometrie, wie sie durch das Fokussiersystem diktiert wird, im wesentlichen zylindrisch.

Beispiele von periodischen Fokussiersystemen mit Perma­ nentmagneten und zylindrischer Geometrie (PPM- Fokussiersysteme, periodic permanent magnet) sind in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt. Die Röhren, welche PPM- Fokussiersysteme nach dem Stand der Technik einsetzen, umfassen eine Mehrzahl von im wesentlichen ringförmigen Polstücken 12, welche mit nicht-magnetischen Abstandshaltern 14 alternieren. Die Polstücke 12 werden gemeinhin aus Eisen gebildet, während die nicht-magne­ tischen Abstandshalter 14 typischerweise aus Kupfer gebildet sind. Die Polstücke 12 erstrecken sich radial nach außen relativ zu den Röhren, und sie weisen Enden 15 auf, welche mit Permanentringmagneten 16 zusammentreffen, sowie Naben 13, welche einen Teil eines Elektronenstrahltunnels 17 bilden. Die Polstücke 12 können gleichfalls nabenlos sein, wobei sie in diesem Fall Scheiben bzw. Unterlegscheiben ähneln. Die Elemente der Anordnung sind symmetrisch und bilden die zylindrische Form, die in Fig. 7 dargestellt ist, und zwar mit dem Elektronenstrahltunnel 17, der sich durch das Zentrum erstreckt. Die in Fig. 6 gezeigte Konfiguration ist als ein Fokussiersystem mit einfacher Periode bekannt, da die Polarität eines jeden der Permanentmagneten 16 sich bei jedem benachbarten Paar von Polstücken 12 umkehrt. Eine alternative Konfiguration ist in Fig. 8 gezeigt, welche ein Fokussiersystem mit doppelter Periode zeigt. Verteilt zwischen den Polstücken 12 sind Zwischenpolstücke 18. Die Permanentmagneten 16 verbinden jedes benachbarte Paar von Polstücken 12, wobei zwei benachbarte magnetische Abstandshalter 14 und ein Zwischenpolstück 18 überspannt werden.

In jedem dieser PPM-Fokussiersysteme mit zylindrischer Geometrie wird der magnetische Fluß, der in das Polstück 12 an Berührungsstelle mit dem Magneten 16 eintritt, zunächst radial nach innen geführt. Der magnetische Fluß, der den Strahltunnel 17 bei einem inneren Radius des Polstückes 12 erreicht, springt dann axial zu seinen benachbarten Polstücken, wodurch der Strahltunnelbereich mit einem ma­ gnetischen Feld gekoppelt wird, um den Strahl zu fokussie­ ren. Die Flußrichtung innerhalb des Polstückes 12 verläuft im wesentlichen radial (R) und axial (Z). Demgemäß werden derartige Fokussiersysteme mit zylindrischer Geometrie als R-Z-PPM-Fokussiersysteme bezeichnete.

Derartige R-Z-PPM-Fokussiersysteme weisen das wünschenswerte Merkmal auf, daß der magnetische Fluß bei dem inneren Durchmesser des Polstückes 12 konzentriert wird, der dem Bereich oft nahe kommt, bei dem der Strahl fokussiert werden muß. Indessen weisen derartige Systeme auch eine inhärente Begrenzung auf, welche aus der radialen Länge der kreisförmigen Geometrie resultiert. In einer Wanderwellenröhre, welche das R-Z-PPM-Fokussiersystem verwendet, wird ein HF-Pfad für die Mikrowellensignale durch die Röhre bereitgestellt. Beispielsweise würde eine Wanderwellenröhre mit gekoppelten Hohlräumen eine Anzahl von abgestimmten Hohlräumen umfassen, welche die Bandbreite des verstärkten HF-Signales bestimmen. Der Durchmesser des Ringmagneten, der die Röhre umringt, würde daher durch die benötigte Hohlraumgröße innerhalb der Röhre begrenzt werden. Wenn sich indessen der Durchmesser des Ringmagnetsystemes erhöht, um sich dadurch an größere Hohlräume anzupassen, oder wenn sich die azimutale Position des Hohlleitermagneten radial nach außen erstreckt, dann würde die magnetische Feldstärke, die sich in dem Strahltunnel konzentriert, verringert werden. In Mikrowellen-Verstärkungsröhren, welche Elektronenkanonen mit hoher Perveanz verwenden, kann die Magnetfeldstärke zu schwach werden, um den Elektronenstrahl adäquat zu fokussieren.

Ein weiteres Problem bei PPM-Fokussiersystemen mit kreisförmiger Geometrie verbundenes Problem betrifft die Wärmeabfuhr. Wenn der Elektronenstrahl durch den Strahltunnel 17 driftet, muß Wärmeenergie, die aus Streuelektronen resultiert, welche auf die Tunnelwände auftreffen, aus der Röhre entfernt werden, um Änderungen des magnetischen Widerstandes in dem Material, thermische Deformationen der Hohlleiteroberflächen, oder gar das Schmelzen der Tunnelwand zu verhindern. Typischerweise muß die Wärme von der Tunnelwand nach außen fließen, und zwar durch die Polstücke 12 zu einem Punkt außerhalb der Röhre, wo eine oder mehrere Wärmesenken die Wärme aus der Röhre abziehen können. Die Kupferabstandshalter 14 leiten die Wärme gleichfalls von dem Strahltunnel 17 fort. Wie bei dem zuvor erläuterten magnetischen Flußleitungsproblem weisen Röhren mit einem großen Durchmesser ein komplizierteres Wärmeleitungsverhalten auf, und zwar deshalb, weil die Wärme weit wandern muß, bevor sie eine externe Wärmesenke erreicht. Eine Verminderung des Durchmessers der Röhre würde es erlauben, daß die Wärme einfacher entfernt werden kann, aber sie wäre nicht mit Röhren kompatibel, welche größer dimensionierte, gekoppelte Hohlräume aufweisen.

Daher zwingen Fokussiersysteme gemäß dem Stand der Technik die Designer von Mikrowellenröhren dazu, sowohl auf optimale magnetische Flußdichten als auch auf optimale thermische Widerstandsfähigkeit zu verzichten, um einen internen HF-Pfad zu ermöglichen. Daher besteht Bedarf für ein periodisches Fokussiersystem für eine Mikrowellen- Verstärkungsröhre, welches entweder den thermischen Wider­ stand des thermischen Pfades von der Tunnelwand zu der Wär­ mesenke vermindert oder das den Pegel des magnetischen Flusses im Strahltunnelbereich erhöht, während ein Teil der Röhre benachbart zum Tunnel für den HF-Pfad oder andere Zwecke beibehalten wird.

Aus der DE 32 16 250 C2 ist der Gegenstand des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Dieses Dokument zeigt allerdings eine bezüglich des Strahltunnels zylindersymmetrische Anordnung, bei der insbesondere eine thermische Oberfläche zur Wärmeauskopplung an einen Wärmeableitzylinder die Röhre azimutal vollständig umgibt. Daher muß die thermische Oberfläche gegenüber den Dauermagneten radial weiter außerhalb angeordnet werden. Ferner ermöglicht die in dieser Druckschrift gezeigten Struktur nicht die Einführung HF-gekoppelter Hohlräume.

Die DE-AS 10 71 237 zeigt eine magnetische Fokussierungseinrichtung für Elektronenstrahlen und beschäftigt sich lediglich mit den Vorteilen der Fokussierung durch periodische Magnetfelder. In den Ausführungsbeispielen werden auch Strukturen gezeigt, bei denen die Magnete und Polstücke nur an bestimmten Seiten der Fokussierungseinrichtungen angeordnet sind. Probleme der thermischen Auskopplung werden nicht besonders angesprochen.

In der DE 30 50 257 C1 ist ein magnetisches Fokussiersystem für einen Elektronenstrahl gezeigt, der zur Erhöhung der maximal möglichen Perveanz des Gesamtelektronenflusses durch Lochmasken im Strahlengang in eine Vielzahl von Einzelstrahlen aufgeteilt wird.

Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, ein Fokussiersystem zum Fokussieren eines Elektronenstrahls zu schaffen, welches es ermöglicht, entweder den thermischen Widerstandes des thermischen Pfades von der Tunnelwand zu der Wärmesenke zu vermindern oder den magnetischen Flußpegel in dem Strahltunnelbereich zu erhöhen, während ein Teil der Röhre in Nachbarschaft zu dem Strahltunnel für den HF-Pfad oder andere Zwecke genutzt werden kann, und auch eine Anordnung einer Mehrzahl von Elektronenstrahlröhren anzugeben, die derartige Fokussier­ systeme verwenden.

Diese Aufgabe wird durch ein Fokussiersystem gemäß Anspruch 1 bzw. eine Anord­ nung gemäß dem Anspruch 12 gelöst.

Demnach wird ein Elektronenstrahlfokussiersystem für eine Mikrowellen-Verstärkungsröhre bereitgestellt, welches eine Röhre umfaßt, die aus einer Mehrzahl von magnetischen Polstücken gebildet ist, zwischen denen nicht-magnetische Abstandshalter angeordnet sind. Die Röhre weist einen axial angeordneten Strahltunnel auf, der eine Projektion des Elektronenstrahles durch sich hindurch ermöglicht. Die Röhre umfaßt desweiteren eine thermische Oberfläche mit vorzugsweise planaren Flächenelementen, welche auf wenigstens eine Seite der Röhre angeordnet ist und welche das Anbringen einer Wärmesenke bzw. Wärmeableitung an die Röhre ermöglichen. Ein magnetisches Feld wird in die Röhre induziert, das Flußlinien hat, welche die Polstücke in Richtung einer ersten Koordinatenachse (X) durchsetzen. Wärme, die innerhalb der Röhre erzeugt wird, fließt über die Abstandshalter zur thermischen Oberfläche in Richtung einer zweiten Koordinatenachse (Y). Das magnetische Feld durchsetzt den Strahltunnel, um den Strahl zu fokussieren.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.

Vorzugsweise handelt es sich bei den Koordinatenachsen um die Achsen eines kartesischen Koordinatensystems, die aufeinander senkrecht stehen. Das Magnetfeld wird vorzugsweise durch Permanentmagneten erzeugt, die extern bzw. außen auf der Röhre angeordnet sind und welche mechanisch mit den Polstücken gekoppelt sind.

Im folgenden werden unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

In einer ersten Ausführungsform ist ein PPM-Fokussiersystem mit einer einfachen Periode offenbart, bei dem jeweils zwei benachbarte Polstücke durch einen der Permanentmagnete gekoppelt sind. Die Polarität der Magnete wechselt von einem benachbarten Paar von Polstücken zum nächsten. Die Permanentmagneten sind desweiteren auf wenigstens einer Seite der Röhre angeordnet, und zwar auf der Seite, die sich wesentlich von den Seiten unterscheidet, die die planare Oberfläche für die Aufnahme der Wärmesenke bereitstellen.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird eine Röhre offenbart, die ein PPM-Fokussiersystem mit mehrfacher Periode aufweist, in der benachbarte Triplets von Polstücken durch individuelle Permanentmagneten gekoppelt werden. Die Polarität der Permanentmagneten alterniert mit jedem der benachbarten Triplets. Die Permanentmagnete sind auf wenigstens einer Seite der Röhre angeordnet, die sich wesentlich von denen unterscheidet, die die planare Oberfläche bilden.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Mehrzahl von Röhren, welche das X-Z- PPM-Fokussiersystem gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen, mechanisch miteinander zu einer Röhrenanordnung verbunden, wobei sich jeweils zwei benachbarte Röhren der Röhrenanordnung eine gemeinsame Wärmesenke teilen. Die Röhrenanordnung kann desweiteren gemeinsame Magnetstäbe umfassen, welche sich senkrecht quer zu den einzelnen Röhren erstrecken. Jede der Mehrzahl der Röhren sorgt für eine Fokussierung eines zugehörigen Elektronenstrahles.

Diese Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Mikrowellenröhre, welche ein Fokussiersystem mit X-Z- Geometrie aufweist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Mikrowellenröhre, welche ein Fokussiersystem mit X-Z- Geometrie aufweist, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit Permanentmagneten, welche an einer Seite der Röhrenanordnung angeordnet sind;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Anordnung mit einer Mehrzahl von Elektronenstrahlröhren, deren Elektronenstrahlen mittels einer Fokussiervorrichtung unabhängig voneinander fokussierbar sind und bei der sich benachbarte Elektronenstrahlröhren jeweils eine gemeinsame Wärmesenke teilen;

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Elektronenstrahlfokussiersystemes, das mit einer Elektronenkanone und einem Kollektor gekoppelt ist;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht der Mikrowellenröhre, welche das Fokussiersystem mit X-Z- Geometrie aufweist, in dem die magnetischen Flußlinien dargestellt sind;

Fig. 6 eine Querschnittsseitenansicht einer Mikrowellenröhre mit einfacher Periode gemäß dem Stand der Technik, welche ein zylindrisches Fokussiersystem mit R-Z- Geometrie verwendet;

Fig. 7 eine Endansicht der in Fig. 6 gezeigten Mikrowellenröhre; und

Fig. 8 eine Querschnittsseitenansicht einer Mikrowellenröhre mit doppelter Periode gemäß dem Stand der Technik, welche eine zylindrische R-Z-Fokussiergeometrie verwendet.

Unter Bezugnahme zunächst auf Fig. 1 ist eine Anordnung bzw. eine Schaltung 30 dargestellt, die ein PPM- Fokussiersystem mit X-Z-Geometrie aufweist. Die Anordnung 30 wird aus einer Mehrzahl von magnetischen Polstücken 32 gebildet, zwischen denen eine Mehrzahl von nicht-magnetischen Abstandshaltern 34 angeordnet ist, welche alternierend zusammengefügt sind. Die zusammengefügte Anordnung 30 weist ein Polstück 32 an jedem seiner Enden auf, sowie planare Seiten 41, 42, 43 und 44. Ein Strahltunnel 38 ist in dem Endpolstück 32 im wesentlichen zentriert dargestellt und erstreckt sich axial über die vollständige Länge der Anordnung 30. Wie detaillierter im folgenden beschrieben werden wird, wird ein Elektronenstrahl durch den Strahltunnel 37 projiziert und mittels der Anordnung 30 fokussiert.

Jedes der magnetischen Polstücke 32 ist im wesentlichen rechtwinklig oder rechteckig und ist bevorzugterweise aus einem magnetischen leitenden Metallmaterial hergestellt, so wie beispielsweise aus Eisen. Die nicht-magnetischen Ab­ standshalter 34 sind gleichfalls im wesentlichen rechtwink­ lig und aus einem wärmeleitenden Material hergestellt, so wie beispielsweise aus Kupfer. Die nicht-magnetischen Ab­ standshalter sind zwischen den Polstücken 32 angeordnet, wobei sie sich über einen zentralen Teil der Polstücke er­ strecken. Permanentmagneten 36 werden zwischen benachbarten Polstücken 32 gehaltert und sind sowohl oberhalb als auch unterhalb der Abstandshalter 34 vorgesehen. Wie die Polstücke 32 und die Abstandshalter 34 können die Perma­ nentmagneten 36 rechteckige Oberflächen haben, so daß die gesamte Röhre im wesentlichen glatte äußere Oberflächen aufweist. Alternativ können die Magneten 36 größer sein als die Polstücke 32 und sich über die Seitenkanten der Polstücke hinaus erstrecken. Fig. 1 zeigt eine Röhre, welche ein PPM-System mit einer einfachen Periode aufweist, da jeder der Permanentmagneten 36 mit benachbarten Paaren von Polstücken 32 verbunden ist. Es wird darauf hingewiesen, daß PPM-Fokussiersysteme mit doppelter oder mehrfacher Periodizität in dieser allgemeinen Konfiguration gleichfalls angeordnet werden können, wobei sie in diesem Fall Zwischenpolstücke 32 aufweisen, die ungefähr die glei­ che Größe haben, wie die nicht-magnetischen Abstandshalter 34.

Wie in den Fokussiersystemen gemäß dem Stand der Technik werden die Magneten 36 vorgesehen, um ein den Strahltunnel 38 durchsetzendes magnetisches Feld zu bilden, um den Durchgang des Elektronenstrahles zu lenken. Fig. 5 zeigt, daß sich der magnetische Fluß von den Magneten 36 durch die Polstücke 32 in der X-Richtung erstreckt, was durch die Pfeile 46 angedeutet ist. Wenn der Fluß den Strahltunnel 38 erreicht, dann springen die Flußlinien durch den Tunnel in Z-Richtung zu dem benachbarten Polstück 32 und erstrecken sich zurück durch das benachbarte Polstück in X-Richtung zu den Magneten 36.

Wenn der Elektronenstrahl den Tunnel 38 durchquert, erzeugen Streuelektronen, welche die Oberflächen der Strahltunnelwand streifen, innerhalb des Fokussiersystemes 30 Wärme. Um diese Wärme zu abzuführen, wird eine planare Wärmesenke 54 bei jeder der sich gegenüberliegenden Seiten 41 und 42 der Anordnung 30 vorgesehen. Die planare bzw. ebene Wärmesenke 54 kann ein Quader aus einem wärme­ leitenden Material, wie beispielsweise Kupfer,sein oder sie kann ein internes Leitungssystem aufweisen, um den Trans­ port eines Kühlmittels zu erlauben. Idealerweise sollte die Wärmesenke 54 bei einer konstanten Temperatur verbleiben, um die Wärme aus der Anordnung 30 effizient zu abzuführen. Der Wärmefluß wandert durch die Abstandshalter 34 zu den Wärmesenken 54 in der Y-Richtung, was durch die Pfeile 52 angedeutet ist.

Es sollte unmittelbar deutlich werden, daß die Richtung Y des Wärmepfades im wesentlichen senkrecht zu dem magnetischen Fluß verläuft, der sich in den X- und Z- Richtung ausbreitet. Die neuartige Geometrie der Anordnung 30 sorgt für bestimmte Vorteile gegenüber der zylindrischen Geometrie gemäß dem Stand der Technik. Indem eine Struktur mit geringer Breite und mit einer vergleichsweise großen Höhe bereitgestellt wird, sind die Wärmesenken 54 vergleichsweise dicht am Strahltunnel 38. Dies sorgt für eine effiziente Entfernung der Wärme aus dem Inneren der Röhre 30. Hohlräume können in den Abstandshaltern 34 ausgebildet werden, um für einen HF-Pfad für die Leitung eines Mikrowellen-HF-Signales durch die Röhre 30 hindurch zu sorgen. Alternativ kann die Röhre mit den Magneten 36 derartig geformt werden, daß sie sich die Magnete 36 von den Seiten 43 und 44 nach innen in Richtung des Strahltunnels 38 erstrecken, um zu hohen Flußdichten innerhalb des Strahltunnels 38 zu führen, während der HF-Pfad innerhalb der Abstandshalter 34 der Röhre beibehalten wird. Indem man die Magnete 36 auf gegenüberliegenden Seiten der Anordnung 30 anordnet, und indem man die Wärmesenken 54 auf den anderen Seiten unterbringt, interferieren die Magnete 36 nicht mit der Position der Wärmesenken 54. Daher können Röhrendesigner entweder eine effiziente Wärmeentfernung oder hohe magnetische Flußdichten mit diesem neuartigen Fokussiersystem aus­ wählen.

Eine alternative Ausführungsform einer Mikrowellenröhre, welche ein X-Z-PPM-Fokussiersystem verwendet, ist mit dem Bezugszeichen 50 versehen und in Fig. 2 dargestellt. In dieser Konfiguration ist der Strahltunnel 38 aus der Mitte der Anordnung 50 verschoben und nahe einer Seite der Röhre angeordnet. Anstelle der Plazierung von Abstandshaltern 34 in dem Zentrum der Röhre 50 wie in den vorigen Ausführungs­ formen werden die Abstandshalter 34 hier an einer Seite der Röhre angeordnet. Die Permanentmagneten 36 werden auf der andere Seite der Anordnung 50 vorgesehen. Demgemäß werden die Wärmesenken 54 gleichfalls an der Seite angeordnet, die zu den nicht-magnetischen Abstandshaltern 34 benachbart ist. In dieser Ausführungsform könnte eine dritte Wärme­ senke 54 an der unteren Seite der Anordnung 50 angeordnet werden, wodurch eine Wärmeabführung von drei Seiten her er­ möglicht wird. In diesem Fall wäre die Richtung des Wärme­ pfades sowohl die X- als auch die Y-Richtung. Es wird dar­ auf hingewiesen, daß die Anordnung 50 im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Mikrowellenröhren-Designs eine extrem gute thermische Widerstandsfähigkeit besitzt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Mehrzahl von Röhren, welche die X-Z- PPM-Fokussiersysteme von Fig. 1 aufweisen, zu einer Röhrenanordnung 60 kombiniert, welche in Fig. 3 dargestellt ist. Jede benachbarte Röhre 30 teilt sich eine gemeinsame Wärmesenke 54. Die Röhren 30 können sich zusätzlich gemeinsame Magnetstäbe 71 teilen, welche sich senkrecht über jede Röhre erstrecken, was in Fig. 3 strichliert angedeutet ist. Da jede der benachbarten Röhren 30 einen unabhängigen Strahltunnel 38 aufweist, sollte deutlich wer­ den, daß die kombinierte Röhre 60 eine Mehrzahl von Elek­ tronenstrahlen simultan fokussieren kann. So etwas wäre in Mikrowellenanwendungen wünschenswert, welche eine Mehrzahl von separaten HF-Signalen aufweisen sowie in Fall eines Zielverfolgungsradars.

Um die Mikrowellenröhre 30 in Betrieb zu setzen, wird sie mit einer Elektronenkanone 74 und einem Kollektor 76 kombiniert, was in Fig. 4 dargestellt ist. Die Elektronenkanone 74 weist eine emittierende Oberfläche 78 auf, welche einen Elektronenstrahl 80 emittiert, der durch die Röhre 30 projiziert wird. Der Kollektor 76 empfängt den benutzten Elektronenstrahl 80, nachdem er durch die Röhre hindurchgetreten ist.

Zusammenfassend kann somit festgehalten werden, daß ein Elektronenstrahl-Fokussiersystem innerhalb einer Mikrowel­ len-Verstärkungsröhre bereitgestellt wird, das aus einer Mehrzahl von magnetischen Polstücken gebildet ist, die zwischen nicht-magnetischen Abstandshaltern angeordnet sind. Die Röhre weist einen axial angeordneten Strahltunnel auf, der die Projektion eines Elektronenstrahles durch sich hindurch erlaubt. Ein magnetisches Feld wird in die Röhre eingekoppelt, das Flußlinien aufweist, die durch die Polstücke entlang einer magnetischen Achse fließen. Inner­ halb der Anordnung erzeugte Wärme fließt durch die Abstandshalter zu einer externen thermischen, vorzugsweise ebenen Oberfläche entlang einer thermischen Achse, welche mit der magnetischen Achse nicht zusammenfällt. In einer alternativen Ausführungsform kann eine Mehrzahl von Röhren zu einem gemeinsamen System kombiniert werden, um eine Mehrzahl von Elektronenstrahlen zu fokussieren. Die Röhren innerhalb des gemeinsamen Systemes teilen Wärmesenken, welche an den ebenen, thermischen Oberflächen befestigt sind.

Modifikationen, Anpassungen und alternative Ausführungen der Erfindung sind möglich. Bei­ spielsweise können die Polstück- und die Abstandshalterformen zwischen lang und dünn bis kurz und dick variieren, um so den gewünschten Ausgleich zwischen der thermischen Widerstandsfähigkeit und der magnetischen Flußdichte zu ermöglichen.

Die Mikrowellenröhren- Konfigurationen, welche zuvor beschrieben worden sind, können in einer Vielzahl von technischen Gebieten verwendet werden, z. B. in Wanderwellenröhren mit gekoppelten Hohlräumen, in Klystrons oder in Anordnungen mit vergrößerter Wechselwirkung.

Claims (14)

1. Fokussiersystem zum Fokussieren eines Elektro­ nenstrahles (80), mit:
einer Röhre, welche eine Mehrzahl von magnetischen Polstücken (32) aufweist, zwischen denen nicht­ magnetische Abstandshalter (34) angeordnet sind, einen Strahltunnel (38) für den Elektronenstrahl und eine thermische Oberfläche, welche auf wenigstens einer Seite (41, 42; 41-43) der Röhre vorgesehen ist, wobei in der Röhre erzeugte Wärme durch die Abstandshalter (34) zu der thermischen Oberfläche fließt; und
einer Vorrichtung (36) zum Induzieren eines magnetischen Feldes in der Röhre, das magnetische Flußlinien (46) aufweist, die die Polstücke und den Strahltunnel durchsetzen, um den Elektronenstrahl zu fokussieren; dadurch gekennzeichnet,
daß die magnetischen Flußlinien (46) die Polstücke (32) in Richtung einer ersten Koordinatenachse (X) durchsetzen, und
daß die in der Röhre erzeugte Wärme in Richtung einer zweiten Koordinatenachse (Y) fließt, wobei die erste Richtung nicht mit der zweiten Richtung übereinstimmt.

2. Fokussiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Koordinatenachse senkrecht zueinander angeordnet sind.

3. Fokussiersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Oberfläche eine ebene Seitenfläche umfaßt, zu der die Richtung der zweiten Koordinatenachse, in der die in der Röhre erzeugte Wärme fließt, eine Flächennormale ist.

4. Fokussiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Induzieren des magnetischen Feldes Permanentmagnete (36) umfaßt, die außerhalb der Röhre angeordnet und mechanisch mit den Polstücken (32) gekoppelt sind.

5. Fokussiersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr aufeinanderfolgende Polstücke (32) durch jeweils einen der Permanentmagnete (36) gekoppelt sind und daß die Feldrichtung benachbarter Permanentmagnete entgegengesetzt ist.

6. Fokussiersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (36) wenigstens auf einer Seite der Röhre angeordnet sind und daß sich diese Seite von der thermischen Oberfläche unterscheidet.

7. Fokussiersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Oberfläche drei ebene Seitenflächen umfaßt.

8. Fokussiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (32) rechteckig sind.

9. Fokussiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wärmeableitung (54), die mit der thermischen Oberfläche verbunden ist.

10. Fokussiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (32) aus Eisen sind.

11. Fokussiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (34) aus Kupfer bestehen.

12. Anordnung einer Mehrzahl von Elektronenstrahlröhren, deren Elektronenstrahlen mittels einer Fokussiervorrichtung (60) fokussierbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fokussiervorrichtung eine Mehrzahl von Fokussiersystemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt,
daß die Elektronenstrahlröhren mechanisch miteinander verbunden sind, und
daß jeweils zwei benachbarte Elektronenstrahlröhren eine gemeinsame Wärmeableitung (54) teilen.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (36) Magnetstäbe (71) umfassen, die sich senkrecht zu den einzelnen Röhren erstrecken, und daß einzelne der Magnetstäbe (71) für das Magnetfeld in mehreren Röhren sorgen.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (32) von benachbarten Elektronenstrahlröhren mechanisch miteinander verbunden sind.