DE730628C - Elektronenroehre zur Erzeugung oder Verstaerkung elektrischer Schwingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenröhre zur Erzeugung und Verstärkung elektrischer Schwingungen nach dem Sekundärelektronenvervielfacherprinzip.
Schwingungserzeuger und Vervielfacher, die ausschließlich auf Sekundäremission beruhen, bieten gewisse Vorteile: sie haben eine sehr hohe Verstärkung und arbeiten mit sehr niedrigem Störpegel. Andererseits besitzen sie im Betrieb aber auch gewisse Nachteile. Der Elektronenstrom muß anfänglich in Gang gebracht werden.

Wenn photoelektrische Elektrodenoberflächen benutzt werden, kann man mit diesen Oberflächen auch eine sehr hohe Sekundäremission erhalten, betreibt sie aber bei hohem Vakuum (10—⁵TOr). Die Elektroden neigen aber andererseits dazu, Gas abzugeben. Dieses Gas zerstört die lichtelektrischen Eigenschäften der Elektroden. Infolgedessen müssen die auslösenden Effekte von der Ionisation des Gases herrühren. Die Ionisation des Gases ist aber eine kritische Erscheinung, die vom Druck abhängt. Es ist festgestellt worden, daß kritische Gasdrücke sehr schwierig aufrechtzuerhalten sind. Das beruht auf der Aufzehrung des Gases durch die Elektroden selbst.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, als Quelle der Primärelektronen Glühkathoden zu verwenden.

Das Wesen der Erfindung besteht in der besonderen Anordnung der Glühkathode in solchen Sekundärelektronenvervielfachern. Erfindungsgemäß wird die Glühkathode in der bzw. zumindest in einer Prallelektrode, wenn mehrere vorhanden sind, derart eingelassen, daß die eigentliche Emissionsfläche

in der Fläche der Pralletektrode liegt. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß zwischen den Prallelektroden jede Feldverzerrung vermieden wird.

Abb. ι ist eine schematische Darstellung einer Ausführung der Erfindung.

Abb. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführung dieser Anordnung.

Abb. 3 stellt einen Gegentaktoszillator dar, ίο während

Abb. 4 einen vergrößerten Querschnitt einer ■ernndungsgemäßenÄquipotentialkathode zeigt. Erfindungsgemäß wird die Glühkathode in der bzw. zumindest in einer Prallelektrode, wenn mehrere vorhanden sind, derart eingelassen, daß die eigentliche Emissionsfläche in der Fläche der Prallelektrode liegt.

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß zwischen den Prallelektroden eine Feldverzerrung vermieden wird.

In Abb. ι befindet sich innerhalb eines evakuierten Gefäßes 1 ein Elektrodenpaar 3, 5 und eine Beschleunigungsanode 7. Jede dieser Elektroden wird von Drähten 9, 11, 13 in geeigneter Weise getragen. Diese Drähte können auch gleichzeitig als Zuführungen dienen. Die Oberflächen der scheibenförmigen Elektroden 3, 5 sind vorzugsweise" mit Berylliumoxyd o. dgl. vorbehandelt, um sie zu hoher Elektronenemission zu befähigen. Die Beschleunigungsanode kann aus einem kreisförmigen Metallband bestehen, welches vorzugsweise in der Mitte durch einen Streifen 15 unterteilt ist.

Eine Glühelektronenstrahlquelle oder Äquipotentialkathode 17 ist in einer geeigneten Öffnung 19 in eine der Prallelektroden 5 eingelassen. Die Endfläche der Äquipotentialkathode 17 schließt mit der Innenfläche 21 der Prallelektrode glatt ab. Die Kathode 17 wird durch einen Heizfaden 23 in üblicher Weise geheizt. Einer der Heizleiter kann innerhalb des Gefäßes mit der Haltestrebe 13 verbunden sein. Der andere Heizleiter wird mit der Heizbatterie 25 verbunden, die auch mit dem Leiter 13 in Verbindung steht. Auch die Äquipotentialkathode 17 ist mit dem Leiter 13 oder der Elektrode 5 verbunden. Ein aus einer Selbstinduktion 29 und aus einer Kapa- »ität 31 bestehender abstimmbarer Kreis 27 ist zwischen das Elektrodenpaar 3, 5 ge-5>chaltet. Der positive Pol der Vorspannungsbatterie 33 ist mit Hilfe des Leiters 11 an die Beschleunigungselektrode 7angeschlossen. Der negative Pol dieser Batterie ist über einem Abgriff 35 mit der Mitte der Selbstinduktion 29 verbunden. Ein von einem Permanent- ■ oder Elektromagneten 30 erzeugtes Magnetfeld ist so angeordnet, daß seine Kraftlinien praktisch koaxial mit der Achse der Beschleuniiiungsanode verlaufen.

Wird die Glühkathode geheizt, dann werden Primärelektronen ausgesandt, diese werden durch die Anode 7 beschleunigt, und einige von ihnen treffen auf der Elektrode 3 mit . holier Geschwindigkeit auf.

Die auftreffenden Elektronen verlieren ihre Energie und lösen Sekundärelektronen aus. Zu gleicher Zeit fließt in dem abgestimmten Kreis ein Ausgleichsstrom und erzeugt einen Wechselstrom. Dieser Strom macht eine der Elektroden 3,5 abwechselnd positiv und negativ gegenüber der anderen Elektrode. Die Sekundärelektronen der Elektrode 3 werden von der augenblicklich positiven Elektrode 5 angezogen. Beim Aufprallen auf diese Elektrode 5 werden noch mehr Sekundärelektronen ausgelöst. Diese Elektronen ihrerseits prallen auf die in diesem Augenblick positive Elektrode 3 auf. Dieser Zyklus wiederholt sich, wobei die Zahl der Elektronen immer mehr zunimmt, bis die Raumladung und das Abfangen der Elektronen durch die Beschleunigungsanode 7 die Zahl der zwischen den Elektroden 3 und 5 hin und her wandernden Elektronen begrenzt.

Aus der vorhergehenden Beschreibung könnte geschlossen werden, daß die Glühkathode nicht mehr geheizt zu werden brauchte, sobald der Elektronenzyklus eingvsetzt hat. Das trifft auch für viele Elektronenröhren zu. Vorzugsweise bleibt aber die Kathode geheizt. Eine geheizte Kathode wirkt auch dann, wenn sie nur eine geringe Menge zur Gesamte]ektronenzahl beisteuert, als stabilisierendes Element. Sie gewährleistet einen gleichmäßigeren Ausfall der Röhren bei der Herstellung und eine stabilere Arbeitsweise.

In Abb. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der eine direkt geheizte Kathode verwendet wird. Das •evakuierte Gefäß 41 enthält eine zylindrische Anode 43, die von einem Leiter 45 getragen wird. Eine zylindrische Elektrode 47 umgibt die Anode 43 und ist mit Hilfe eines Leiters 46 konzentrisch zu dieser angeordnet. Die innere Oberfläche 49 der Elektrode 47 ist vorbehandelt, um eine hohe Elektronenemission zu erzielen. In dieser Elektrode befindet sich eine V-förmige Öffnung 51. Zwei Leiter 53 sind so angeordnet, daß sie mit ihren Enden in die V-förmige Öffnung hineinragen, ohne die Elektrode 47 zu berühren. Ein geeigneter Heizdraht ist leitend mit den Drähten 53 verbunden und mit seinem Mittelpunkt durch einen Draht 55 an der Elektrode 47 befestigt. Der Draht ist so angeordnet, daß er praktisch in der Fläche der Elektrode 47 verläuft. Geheizt wird der Draht durch die Batterie $y. Eine Spule 59 umgibt das Gefäß 41. Gespeist wird die Spule-von einer Batterie 61. Der

Leiter 45, der die Anode trägt, ist mit dem positiven Pol der Batterie 63" verbunden. Der negative Pol der Batterie steht mit einem Ende des abgestimmten Kreises 65 in Verbindung, der sich aus einer Selbstinduktion 68 und ainer veränderlichen Kapazität 69 zusammensetzt. Das andere Ende des abgestimmten Kreises ist mit dem Leiter 46 verbunden, der seinerseits zur Elektrode 47 führt.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist etwas von der des Kreises in Abb. 1 verschieden. Im vorliegenden Falle sendet der Heizdraht Primärelektronen aus. Diese Primärelektronen bewegen sich unter dem Einig fluß des Magnetfeldes längs gekrümmter Bahnen, die sich der Anode nähern, und kehren mit hoher Geschwindigkeit zu der inneren emittieEenden Flädhe der Elektrode 47 zurück. Die auf dieser Fläche aufprallenden Primärelektronen erzeugen immer größer werdende Mengen von Sekundärelektronen. Ein Ausgleichsstrom in dem abgestimmten Kreis 65 erzeugt elektrische Schwingungen, die durch die oben beschriebene Elektronen-

₂g bewegung unterhalten werden und diese gleichzeitig unterstützen. Obwohl der Heizdraht abgeschaltet werden kann, wird er doch vorzugsweise weiter geheizt, um das Arbeiten des Schwingungserzeugers zu stabilisieren.

Die Abb. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einenGegentaktmagnetfeldoszillator. Ein Paar Beschleuhigungsanoden 71, 73 ist in einem evakuierten Gefäß 75 in geeigneter Weise angeordnet. Innerhalb dieser Anoden

7¹) 73 befindet sich ein Paar Elektroden 77, 79, die von Drähten 81 getragen werden. Die äußeren Oberflächen der Elektroden 77, 79 sind vorbehandelt zur Erhöhung ihrer Sekundäremissionsfähigkeit. Ein Paar Äquipotentialkathoden 83, 85 sind in die Öffnungen 87, 89 in den Elektroden 77, 79 von innen her eingeschoben. Die Endflächen der Kathoden 83, 85 liegen vorzugsweise in der emittierenden Oberfläche der Elektroden 77, 79; die Heizfäden 91, 93 für die Kathoden 83, 85 können in Reihe oder parallel geschaltet sein und werden vorzugsweise mit den. Elektroden verbunden. Auch die Kathoden 83, 85 sind mit den Elektroden 77, 79 verbunden.

₅„ Eine Spule 95 oder eine andere geeignete Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes ist vorgesehen, um ein Magnetfeld hervorzurufen, dessen Kraftlinien praktisch parallel zur Längsachse der verschiedenen Elektrodenzylinder verlaufen. Gespeist wird die Spule von einer Batterie 97. Die gleiche Batterie kann auch die Heizfäden 91, 93 speisen. Die Beschleunigungsanoden 71, 73 sind mit dem einen bzw. dem anderen Ende eines abstimmbaren Kreises 99 verbunden, der aus einer Selbstinduktion 101 und einer Kapazität 103 besteht. Eine Batterie 105 ist mit der Verbindungsleitung der sekundäremittierenden Elektroden 77, 79 und mit einer Mittelanziapfung 107 der Selbstinduktion 101 verbunden. Die Batterie ist so geschaltet, daß sie die Anode positiv gegenüber den sekundäremittierenden Elektroden macht.

Die Arbeitsweise der Schaltung der Abb. 3 ist praktisch die gleiche wie die der Schaltang in Abb. 2. Der Gegentaktosziltetor ist den Fachleuten so geläufig, daß keine weitere Beschreibung erforderlich ist. Es ist selbstverständlich, daß die Äquipotentialkathode oder die Elektronenstrahlquelle mit der direkt geheizten Kathode austauschbar ist und umgekehrt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronenröhre zur Erzeugung oder Verstärkung elektrischer Schwingungen, deren Entladung im wesentlichen auf Sekundäremission beruht und bei der mindestens an einer Prallelektrode eine mehrfache, nacheinander erfolgende Vervielfachung eines Elektronenstromes stattfindet und bei der die Primärelektronen durch eine Glühkathode erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Prallelektrode bzw. zumindest in einer Prall- go elektrode, wenn mehrere vorhanden sind, eine Glühkathode derart eingelassen ist, daß die eigentliche Emissionsfläche in der ,Fläche der Prallelektrode liegt.

2. Elektronenröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Prallelektrode eine Glühkathode in Form einer Elektronenstrahlquelle eingesetzt ist.

3. Elektronenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Elektronenstrahlquelle eine Äquipotentialkathode eingesetzt ist.

4. Elektronenröhre · nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Prallelektrode eine Öffnung in Form eines Schlitzes, z. B. eines V-Schlitzes, vorgesehen ist, in dem eine direkt geheizte Glühkathode angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen