DE699482C - Magnetfeldroehre mit ausserhalb des Anodenzylinders befindlichen Elektronenquellen - Google Patents

Description

• Magnetfeldröhre mit außerhalb des Anodenzylinders befindlichen Elektronenquellen Beim Arbeiten mit Magnetfeldröhren (Magnetronröhren), die in der Hauptsache aus einer axialen Glühkathode und einem diese konzentrisch umgebenden Anodenzylinder bestehen, welcher zusammenhängend oder in einzelne Segmente aufgeteilt sein kann, tritt vielfach bei Annäherung an die kritische Magnetfeldstärke oder beim Einsatz der Schwingungserregung ein plötzliches Ansteigen des Emissionsstroms auf, das von einer zusätzlichen Fadenheizung herrührt, wie nicht nur an einer sichtbaren Helligkeitszunahme, sondern auch aii einem durch die Widerstandserhöhung des Fadens bedingten Absinken des Heizstroms zu erkennen ist. Unter Umständen kann sich- die Emission dabei so weit hochschaukeln, daß die Röhre durch überlastung explosionsartig , zerstört wird. Vor allem bei nicht genügend evakuierten oder zu Gasausbrüchen neigenden Röhren ist dieser Rückheizeffekt gefährlich, was darauf hinweist, daß die Rückheizung durch ein Bombardement von - Gasionen verursacht wird. -Eine zweite Ursache für die plötzliche Rückheizung ist ein Bombardement der zur Kathode zurückkehrenden Elektronen, das gerade im optimalen Betriebszustand der Röhre, d. h. bei maximaler Energieabgabe, besonders stark wird. Bekanntlich wirken sich diese Rückheizefekte bei Oxydkathoden in solchem Maße aus, daß die Verwendung derartiger Kathoden in Magnetfeldröhren in Frage gestellt ist.
• Bisher hat man sich auf verschiedenen Wegen bemüht, diese störenden Rückheizefekte ganz zu beseitigen oder wenigstens in ihrer schädlichen Wirkung abzuschwächen. So ist z. B. versucht worden, den Anodenstrom der Röhre mit dem Magnetfeld zu verketten, indem man ihn durch eine der Erregerspulen hindurchschickte. Auf diesem Wege konnte zwar dem plötzlichen und unerwarteten Anspringen des Anodens,troms#. durch eine damit parallel gehende Verstärkung des Magnetfelds begegnet werden, doch be=`

  deutet dies praktisch immer ein Abgehe

  von den optimalen Betriebsverhältnissen, äö daß eine derartige Magnetronanordnung nur sehr schlecht ,ausgenutzt arbeitet. Demgegenüber ist neuerdings vorgeschlagen worden, die Rückheizung durch Umkehrelektronen von vornherein dadurch unmöglich zu machen, daß man die eigentliche ElektronengüellQ außerhalb des Anodenzylinders anordnet, so daß die Elektronen von außerhalb in den Anodenzylinder hineingezogen werden. Demzufolge können sie niemals mehr zur Kathode zurückkehren, sondern müssen immer auf dem Anodenzylinder landen. -Die Anordnung der Glühkathode außerhalb des Anodenzylinders bringt nun aber iden Nachteil mit sich, daß die Verteilung des elektrischen Feldes gegenüber den gewöhnlichen Magnetfeldröhren mit konzentrischem Aufbau wesentlich verändert wird, was ;auf die Arbeitsweise derartiger Röhren mit außenliegender Kathode ungünstig zurückwirkt.
• Hier schafft die Erfindung eine wirksame Abhilfe, indem der von den gewöhnlichen Magnetfeldröhren her bekannte und bewährte konzentrische Elektrodenaufbau mit radialen Feldlinien beibehalten wird, mit dem Unterschied, daß der innerhalb .des Anodenzylinders befindliche Teil der Kathode keine Elektronen emittiert und kalt ist, während sich die eigentliche Elektronenquelle, d. h. die eigentliche Glühkathode, in der einen oder beiderseitigen Verlängerung der Achse befindet. Damit die kalte Kathode nicht von rückkehrenden Elektronen getroffen und zur Sekundäremission angeregt werden kann, ist es zweckmäßig, sie gegen die Glühkathode negativ vorzuspannen, so daß die Umkehrelektronen nicht mehr gegen sie anlaufen können.
• Zur näheren Veranschaulichung des Erfindungsgedankens ist in der Abb. r eine erfindungsgemäß aufgebaute Magnetfeldröhre im Schnitt dargestellt. A ist der Anodenzylinder, welcher der Einfachheit halber geschlossen gezeichnet ist, ebensogut aber auch aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt sein kann.. I( ist die Glühkathode, welche in Richtung der Verlängerung der Achse außerhalb des Anodenzylinders angebracht ist. Erfindungsgemäß wird nun neben dem von der Kathode zum Anodenzylinder gerichteten Beschleunigungsfell ein wohldefiniertes Radialfeld dadurch geschaffen, daß in der Achse, "ljnd zwar auf die Länge des Anodenzylinders, eine stab- oder rohrförmige kalte Kathode I(' untergebracht ist, welche entweder auf Kathodenpotential, d. h. auf dem Potential der Glühkathode I(, liegt oder gegen diese negavorgespannt wird. Man sieht leicht ein,

  alle Elektronen, welche durch das sich

  . , der Glühkathode 1( zum Anodenzylinder A

  erstreckende Beschleunigungsfeld in den Raum im Innern des Anodenzylinders hineingezogen werden, in dem sich zwischen I(' und A erstreckenden Radialfeld den gleichen oder ähnlichen Bewegungssätzen unterliegen wie in den gewöhnlichen Magnetfeldröhren. Wegen der von der Glühkathode wendelförmig fortführenden Elektronenbahnen ist jedoch eine Rückkehr von Elektronen zur Glühkathode I( und damit eine Rückheizung völlig unmöglich.
• Durch passende Einstellung der Vorspannung von I(' hat man es in der Hand, die optimalen Betriebsverhältnisse zu erreichen. Anderseits läßt sich die kalte Kathode I(' als Steuerelektrode benutzen, um die Magnetronschwingungen z. B. zu modulieren, was, da sie keine Elektronen aufnimmt, ohne Leistungsaufwand geschehen kann. Um in, ähnlicher Weise auf . die axiale Feldkomponente verstärken und passend abgleichen zu können, wird die Kathode I( zweckmäßig von einem Metallzylinder nach Art des bekannten Wehneltzylinders umschlossen oder durcheine negativ vorgespannte Endscheibe E nach rückwärts abgeschirmt. Eine weitere Verstärkung der axialen Feldkomponente wird gegebenenfalls durch eine das offene Ende des Anodenzylinders abschließende, auf positivere Potential befindliche Endplatte P erzielt.
• Selbstverständlich läßt die erfindungsgemäße Aufteilung der Achselektrode in einen emittierenden Teil außerhalb des Anodenzylinders und in einen zentralen nichtemittierenden Teil zahlreiche Varianten zu, ohne daß der Erfindungsgedanke hierdurch verlassen wird. Als Beispiel ist in Abb. a eine symmetrische Magnetfeldröhre gezeigt, bei welcher die eigentlichen Glühkathoden die axiale kalte Kathode in Form konzentrischer Wendeln umgeben. A ist wieder der Anodenzylinder, in dessen Achse die negativ vorgespannte kalte Kathode I(' verläuft, welche bei dieser Anordnung beiderseits über den Anodenzylinder hinausragt. Die überstehenden Enden werden von wendelförmigen Heizdrähten konzentrisch umschlossen, welche die beiderseitigen Glühkathoden I(1 und I(2 darstellen. Analog vorher sind beide Kathoden nach außen, d. h. nach der dem Anodenzylinder abgewandten Seite durch ebenfalls negativ vorgespannte Endscheiben El und E2, die z. B. auf der Achselektrode I(' aufsitzen können, abgeschirmt. Nötigenfalls können die Entladungsräume für beide Kathoden durch eine in der Symmetrieebene angebrachte Radialscheibe P, welche analog der Abschlußscheibe in Abb: i_ wirkt, gegeneinander -abgeteilt werden. Es ist klar, daß die Elektronenrotationen wegen der einander entgegengesetzt gerichteten elektrischen Felder in beiden Räumen entgegengesetzten Drehsinn haben müssen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Magnetfeldröhre mit außerhalb des Anodenzylinders befindlichen Elektronenquellen (Glühkathoden), dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Anodenzylinders eine koaxiale, stab- oder rohrförmige Elektrode (kalte Hilfskathode) angebracht ist. a. Magnetfeldröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Hilfskathode negativ gegen die Glühkathode vorgespannt ist. 3. Magnetfeldröhre nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkathoden die koaxiale Hilfskathode an einem oder an beiden Enden in Form von wendelförmigen oder achsenparallel gespannten Heizdrähten oder in Form von elektrisch beheizten, oxydbedeckten Rohrstücken umgeben. -Magnetfeldröhre -nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkathoden durch sie umgebende Zylinder (Wehneltzyader) oder durch Endscheiben abgeschirmt sind. 5. Magnetfeldröhre nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Enden des Anodenzylinders durch Endscheiben abgeschlossen sind. 6. Magnetfeldröhre nach Anspruch i bis .4, gekennzeichnet durch einen doppelseitig spiegelbildlich symmetrischen Aufbau. 7. 1Vlagnetfeldröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Anodenzylinders durch eine in der Symmetrieebene rddial angebrachte Platte in zwei; spiegelbildlich gleiche Hälften aufgeteilt ist. -