DE564818C

DE564818C - Magnetron tubes

Info

Publication number: DE564818C
Application number: DE1930564818D
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1929-08-28
Filing date: 1930-07-27
Publication date: 1932-11-23
Also published as: BE372988A; US1860152A

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre, bei der die Richtung und der Fluß der Elektronen durch kombinierte magnetische und elektrostatische Felder derart gesteuert werden, daß sie eine Kennlinie negativen Widerstandes erzeugen, die die Fähigkeit anzeigt, in geeignete Kreise eingeschaltet Schwingungen zu erzeugen.
Eine solche Röhre besteht aus einer Elektronenquelle und einem oder mehreren Paaren symmetrisch angeordneter, die Elektronen aufnehmender Flächen, wobei der Elektronenweg durch ein entsprechend angelegtes elektrostatisches Feld und ein äußeres Solenoid gerichtet wird. Die Anoden haben gewöhnlich die Form von Zylindersegmenten, in deren Längsachse der Heizfaden lief. Eine solche Röhre bekannter Art kann als Magnetron mit geschlitzter Anode bezeichnet werden. Ein Magnetron mit geschlitzter Anode weist gegenüber einem Pliotron insofern einen Vorteil auf, als die Kapazität verhältnismäßig klein ist und daher Schwingungen von kurzer Wellenlänge und beträchtlicher Amplitude erzeugt werden können. Es bleibt aber immer noch genügend Kapazität, um die Erzeugung von Schwingungen von kürzesten Wellenlängen, etwa in der Größenordnung von wenigen Metern, unmöglich zu machen. Mit der Erfindung wird ein Magnetron geschaffen, das kleinste elektrostatische Kapazität besitzt, und zwar infolge flacher Elektroden anstatt zylindrischer Elektroden. The invention relates to an electron tube in which the direction and the flow of electrons are controlled by combined magnetic and electrostatic fields in such a way that they produce a characteristic curve of negative resistance which indicates the ability to generate oscillations when switched in suitable circles.
Such a tube consists of an electron source and one or more pairs of symmetrically arranged, electron receiving surfaces, the electron path being directed by an appropriately applied electrostatic field and an external solenoid. The anodes are usually in the form of cylinder segments with the filament running in the longitudinal axis. Such a known type of tube can be referred to as a slotted anode magnetron. A magnetron with a slotted anode has an advantage over a pliotron in that the capacitance is relatively small and therefore vibrations of short wavelength and considerable amplitude can be generated. However, there is still enough capacity to make the generation of vibrations of the shortest wavelengths, for example on the order of a few meters, impossible. With the invention, a magnetron is created which has the smallest electrostatic capacity due to flat electrodes instead of cylindrical electrodes.

Es hat sich herausgestellt, daß die zylindrische Anode nicht nur nicht eine kleinstmögliche Kapazität ergibt, sondern auch die Tendenz hat, sehr heiß zu werden. Der heißeste Teil jeder Anode liegt in einem beschränkten Bereich längs einer axialen Kante, während der übrige Teil verhältnismäßig kühl bleibt. Da die Leistung durch die Temperatur des heißesten Teiles bestimmt wird, ist sie beträchtlich niedriger, als wenn die Anodenfläche gleichmäßig heiß wäre. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß der an Elektronenröhren bekannte Aufbau, bei welchem flache Anoden hochkant gegenüber der Kathode angeordnet sind, auf die Magnetronröhre angewendet.It has been found that the cylindrical anode is not only not as small as possible Capacity but also has a tendency to get very hot. The hottest part of any anode is in a confined space Area along an axial edge, while the remaining part remains relatively cool. Because the performance by temperature of the hottest part is determined, it is considerably lower than when the Anode surface would be evenly hot. According to the invention, this object is achieved the structure known from electron tubes, in which flat anodes are upright opposite the cathode are applied to the magnetron tube.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung in vier Figuren dargestellt.The invention is shown in the drawing in four figures.

Fig. ι und 2 zeigen ein Magnetron in Längs- und Querschnitt;Fig. Ι and 2 show a magnetron in longitudinal and cross-section;

Fig. 3 und 4 zeigen Kennlinien.Figs. 3 and 4 show characteristics.

ι ist die Röhre, 2 die Kathode, die in dem Glasfuß 3 durch Hilfe eines Drahtes 6 und einer Feder 7 getragen wird. Um diese Feder liegen Drähte 8 und 9, die in bekannter Weise den Zug auf den Faden 2 regeln. Die Glassockel 3 und 5 werden gegen die Hitze des Fadens durch Glasscheiben 10 abgeschirmt. Der Sockel 3 hat einen hohlen Raum, in dem ein Isolierrohr ri liegt, das die Berührungι is the tube, 2 the cathode, which is in the glass base 3 by means of a wire 6 and a spring 7 is carried. Around this spring there are wires 8 and 9 in a known manner regulate the tension on thread 2. The glass bases 3 and 5 are protected against the heat of the The thread is shielded by glass panes 10. The base 3 has a hollow space in which an insulating tube ri lies that the touch

der biegsamen Leitung 12 mit der Innenfläche des Raumes verhindert. An dem Sockel 3 sind zwei Schäfte 13 angeschmolzen, die als Halter für zwei Stifte 14 dienen, an denen die Anoden 15 befestigt sind. Diese Anoden sind als ebene Scheiben zu beiden Seiten des Heizfadens ausgebildet (Fig. 2).the flexible conduit 12 with the inner surface of the room prevented. At the base 3 are two shafts 13 melted, which serve as a holder for two pins 14 on which the anodes 15 are attached. These anodes are flat discs on both sides of the Filament formed (Fig. 2).

Um das Rohr 1 herum ist ein Solenoid 16 gelegt, das außen mit einer Isolationsschicht 17 verbunden ist und über ein Amperemeter 19 und einen Schiebewiderstand 20 von einer Gleichstromquelle 18 erregt wird. 21 ist die Heizbatterie, 22 die Anodenstromquelle. Der Anodenkreis enthält auch eine Induktanz 23 *5 und einen Kondensator 24 mit Amperemeter 25, wobei eine verschiebbare Anzapfung der Spule 23 mit der positiven Klemme von 22 verbunden ist, mit dessen negativen Klemme die negative Seite des Fadens über ein Amperemeter 26 verbunden ist. Bei der gewöhnlichen Arbeitsweise ist die Leitung von der positiven Seite 22 mit der Mittelanzapfung der Spule 23 verbunden. Die Anoden 15 sind in der gezeichneten Weise zwischen den ent^a5 gegengesetzten Klemmen der Spule geschaltet. A solenoid 16, which is externally connected to an insulation layer 17 and is excited by a direct current source 18 via an ammeter 19 and a slide resistor 20, is placed around the tube 1. 21 is the heating battery, 22 is the anode power source. The anode circuit also contains an inductance 23 * 5 and a capacitor 24 with ammeter 25, with a sliding tap of the coil 23 connected to the positive terminal of 22, to whose negative terminal the negative side of the thread is connected via an ammeter 26. In normal operation, the line is connected from the positive side 22 to the center tap of the coil 23. The anodes 15 are connected in the manner shown between the ent ^a 5 opposite terminals of the coil.

Die magnetischen Kraftlinien, die durch das Solenoid erzeugt werden, durchsetzen den Raum zwischen jeder Anode und dem Heizfaden parallel zu diesem Faden, und es kann durch den Versuch gezeigt werden, daß, wenn Spannungen richtiger Größe an die Elektrode gelegt werden, in dem Kreis 23, 24 Schwingungen erzeugt werden, 'deren Frequenz durch die elektrischen Konstanten des Kreises bestimmt werden.The magnetic lines of force created by the solenoid prevail Space between each anode and the filament parallel to that filament, and there can be be shown by the experiment that when voltages of proper magnitude are applied to the electrode are placed, in the circle 23, 24 vibrations are generated, 'their frequency through the electrical constants of the circuit can be determined.

Fig. 3 zeigt das Verhältnis zwischen dem durch 26 gemessenen Anodenstrom und dem Strom in dem Solenoid, wenn die diesem Solenoid zugeführte Spannung durch Verschieben des Kontaktes längs dem Widerstand 20 verändert wird. Die Kurve ist also eine beispielsweise statische Kennlinie der Magnetrontype mit geschlitzter Anode. Zu bemerken ist, daß der Anodenstrom mit zunehmendem Feldstrom abnimmt. Fig. 4 zeigt dieses Verhältnis, also den Strom im Belastungskreis 23, 24, der der Einfachheit halber als Schwingkreis bezeichnet werde, wenn die den verschiedenen Teilen zugeführten Spannungen von genügender Größe sind, um einen schwingenden Strom zu erzeugen. Bei dem speziellen Magnetron, dessen dynamische Kennlinien aufgenommen sind, würde eine Spannung von ungefähr 200 Volt zwischen jeder Anode und der Kathode durch die Spannungsquelle 22 aufgedrückt. Aus der Schwingkreiskurve erkennt man, daß der . schwingende Strom mit zunehmendem Feldstrom zunimmt, bis ein Punkt erreicht ist, der bei der Versuchsausführung in der Nähe von 1,7 Amp. lag, bei welchem Punkt der Schwingkreisstrom ein scharfes Ansteigen aufweist, gefolgt von einem entsprechend scharfen Absteigen über einen kritischen Bereich des Feldstromes. Dieser Bereich des Feldstromes und der Maximalbetrag des Schwingstromes hängt von vielen Faktoren ab, -darunter auch von der Größe und Gestalt der Röhre, den Spannungen und der Frequenz, auf die der Schwingkreis abgestimmt ist. Der durchschnittliche Anodenstrom, d. h. der durch das Amperemeter 26 angezeigte Strom, fällt zuerst rapide, worauf, wenn die größten Werte des schwingenden Stromes erreicht sind, das Abnehmen des Anodenstromes weniger rapide wird.Figure 3 shows the relationship between the anode current measured by 26 and the Current in the solenoid when the voltage supplied to that solenoid by shifting of the contact along the resistor 20 is changed. So the curve is an example static characteristic of the magnetron type with slotted anode. It should be noted that the anode current increases with Field current decreases. Fig. 4 shows this relationship, that is, the current in the load circuit 23, 24, which for the sake of simplicity will be referred to as the oscillating circuit when the various parts are fed Voltages are of sufficient magnitude to generate an oscillating current. at the special magnetron, whose dynamic characteristics are recorded, would be a Voltage of approximately 200 volts is impressed between each anode and the cathode by the voltage source 22. From the Oscillating circuit curve can be seen that the. oscillating current with increasing field current increases until a point is reached which was near 1.7 amps when the experiment was carried out, at which point the Resonant circuit current has a sharp rise, followed by a correspondingly sharp descent over a critical area of the field current. This area of the The field current and the maximum amount of the oscillating current depend on many factors, including the size and shape the tube, the voltages and the frequency to which the resonant circuit is tuned is. The average anode current, i.e. H. that indicated by the ammeter 26 Current, first falls rapidly, after which when it reaches the greatest values of the oscillating current the decrease of the anode current becomes less rapid.

Während der Erzeugung von Schwingungen fand man, daß die Frequenz, auf die der Schwingkreis 23, 24 abgestimmt ist, so eingestellt werden kann, daß Schwingungen von extrem kleinen Wellenlängen, d. h. von dem Bruchteil eines Meters, erzeugt wurden. Dieser Frequenzbereich ist beträchtlich höher, als man bisher mit gleich großen Anoden erzielen konnte, die Zylinderform besaßen. Es ist offensichtlich, daß bei den typischen zylindrischen Anoden zwischen den entgegengesetzt angeordneten Flächen eine beträchtliche Kapazität vorhanden ist, die eine Minimumkapazität von merklichem Wert für das ganze System hervorruft, die die Erzeugung von Schwingungen ausschließt, deren Wellenlängen viel unter 1¹I₂ m liegen. Andererseits bietet die flache, hochkant zur Kathode gestellte Anode weniger Kapazität in dem Schwingungssystem wegen der verringerten Größen der parallel zueinander liegenden Flächen. Ferner hat sich im Betriebe herausgestellt, daß mit zunehmender Belastung ioo im Schwingkreis jede Anode gleichmäßig über ihre ganze Fläche heiß wird. Die Belastung kann so kontinuierlich weiter vergrößert werden, nur begrenzt durch den Schmelz- oder Deformierungspunkt der entsprechend " immer heißer werdenden Anode.During the generation of vibrations, it was found that the frequency to which the resonant circuit 23, 24 is tuned can be adjusted so that vibrations of extremely small wavelengths, ie of a fraction of a meter, were generated. This frequency range is considerably higher than was previously possible with anodes of the same size and cylindrical shape. It is evident that in the typical cylindrical anodes there is a considerable capacitance between the oppositely disposed faces, which creates a minimum capacitance of appreciable value for the whole system, which precludes the generation of vibrations whose wavelengths are much less than 1 ¹ I ₂ m . On the other hand, the flat anode placed on edge to the cathode offers less capacitance in the oscillation system because of the reduced size of the surfaces lying parallel to one another. Furthermore, it has been found in operation that with increasing load 100 in the resonant circuit, each anode becomes evenly hot over its entire surface. The load can thus be continuously increased, only limited by the melting or deformation point of the anode that "gets hotter and hotter."

Claims

Claim:

Magnetron tube, thereby marked- no net that two plate-shaped anodes on opposite sides of a straight line Cathode and arranged in a plane laid through the axis of the cathode and each with a power supply are provided.

1 sheet of drawings