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Magnetronröhre zur Schwingungserzeugung nüt zylinderförmiger Anode
und einer in der Achse der Anode angeordneten direkt geheizten Kathode oder Hilfselektrode
Die Erfindung betrifft Magnetronröfiren, wie sie zur Erzeugung hochfrequenter Schwingungen
Verwendung finden können. Die Magnetronröhre üblicher Bauart besitzt eine direkt
geheizt-- fadenförmigie Kathode, die von einem koaxial zu ihr angeordneten
An-
odenzylinder umgeben ist. Außerdem ist ein Magnetfeld vorgesehen, das
vorzugsweise homogen ist und -dessen Kraftlinien parallel zur Kathode der Röhre
oder unter einern gewissen Winkel zu dieser Kathode. verlaufen-Die Anode kann als
Kreiszylinder ausgebildet sein oder aber auch eine Grundfläche anderer Form, z.B.
eine vierkantige Grundfläche, besitzen.
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Den Magnetronrähren liegt die Erscheinung zu Grunde, daß Elektronen
in hochfrequenten Wechselfeldern teils beschleunigt, teils verzögert werden und
ihre Bewegungsenergie so in Wechselwirkung mit der Energie des angeschlossenen Schwingungskreises
steht. Bei den bekannten Magnetron#öhren tritt daher eine Verminderung des Wirkungsgrades
Z, ID dadurch auf, daß ein Teil der Elektronen, nämlich die falschphasigen,
durch das hochfrequente Feld zusätzlich beschleunigt wird-Hierdurch wird dem hochfrequenten
Feld
Energie entzogen. Es ergibt sieh somit die Forderung, die falschphasigenElektronenauszuscheiden,
damit der Wirkungsgrad erhöht wird. Die Aussortierung kann an irgendwelchen Elektroden
stattfinden. In der normalen Magnetronrühre wird diese Aussortierung da-
durch
bewirkt, daß die falschphasigen Elektronen mit hoher Geschwindigkeit auf die Anode
auftreffen und sie erwärmen. Es wird
also die zur Erwärniung erforderliche
Leistun- der Anordnung entzogen und geht ver-2D C
loren. Zudem ist der Leistungssteigung
durch die mit zunehmender Leistung der Röhre zunehmende Er"iärmung der Anode ein#eGrenze
gesetzt. Am Heizfaden findet üblicherweise -keine Aussortierung statt, da die Treffwahrscheinlichkeit
wegen der geringen Ausdehnung des Heizfadens zu gering ist.
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Es ist nun bereits bekamit zur Erhöhung der Elektronenemission der
Kathode diese nicht als einen gestreckten Faden auszubilden ', sondern als
gewendelten Faden, dessen Achse sich dort befindet, wo sonst der geradlinige Heizfadeii
der Kathode angebracht ist. Ferner ist es auch bekannt, den Kathodendurchmesser
zu vergrößern, um Raum für eine innerhalb der Kathode anzuordnende Hilfselektrode
zu gewinnen. Zwar wird mit dieser Anordnung eine Vergrößerung der für die Elektronenemission
verantwortlichen Oberfläche der Kathode erreicht, jedoch keineVer-"rößerun- der
Oberfläche in*deni Sinne, daß die -falscliphasigen Elektronen mit größerer Wahrscheinlichkeit
auf die Kathode auftreffen und dort ausgesiebt -werden.
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.Nach der Erfindung beträgt bei einer Ma--netronröhre zur Schwingungserzeugung
mit zylinderförmiger Anode und einer in der Achse der Anode angeordneten direkt
ge-
heizten Kathode oder Hilfselektrode der mittlere Durchmesser der kontinuierlichen
Kathode oder kontinuierlichen Hilfselektrode mindestens 1/", vorzugsweise 1/,5 bis
% des mittleren Anodendurchmessers. Eine abgeänderte Ausführungsform
der MagneÜonröhre nach der Erfindun- besitzt eine kontinuierliehe Hilfselektrode,
deren mittlerer Durchmesser mindestens 1/1f-" vorzugsweise 1/5bis'
' %
des mittleren Anodendurchhiessers beträgtund bei der anstatt einer
direkt geheizten Kathode eine indirekt geheizte Kathode verwenjet wird.' Gegebenenfalls
genügt es auch, eine indirekt ,geheizte Kathode mit :einem Durchmesser von
% bis 1,1. des mittleren Anodendurchmessers allein zu verwenden. Unter einer
kontinuierliehen Kathode, oder kontinuierlichen Hilfselektrode ist eine Elektrode
bezeichnet, die beispielsweise aus einem Zylinder besteht oder in ahnlicher Weise
aufgebaut ist, jedoch nicht aus einem wendelförmigen Körper besteht. 1), le Magnetronröhre
nach der Erfindung ist also gekennzeichnet durch eine gegenüber den üblichen Röhren
-wesentlich vergrößerte K-athode oder Hilfselektrode -, so daß in ihr die Wahrscbeinlichkeit
für die Aussiebung falschphasiger Elektronen an der Kathode wesent-]ich vergrößert
wird. Der Vorteil einer derarti-en Röhre lie-t auf der Hand: Dadurch-, daß falschphasige
Elektronen auf die Anode gelangen-, wird diese weniger erhitzt. Es kann also die
Leistung der Röhre erhöht werden. Außerdem bedeutet eine Aussiebung von falschphasigen
Elektronen an der Kathode, daß diese Elektronen bei der Röhre nach der Erfindung
nicht mehr einen Weg zur Anode (oder sogar mehrere) machen und daher dem Schwingungskreis
weniger Energie entziehen als bei den bekannten Röhren. Der Wirkungsgrad der Anordnung
wird also erhöht.
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Die Erfindung sei näher erläutert an Hand der Abbildungen-, in denen
einige Röhren nach der Erfindung beispielsweise dargestellt sind.
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Abb. i zeigt einen Schnitt durch eine Röhre, und zwar senkrecht zur
Achse der Röhre. Hier bedeutet i die Anode der Röhre, 2 die indirekt -pheizte Kathode,
3 den Heizfaden der Kathode. Die Kathode 2 ist hier als abgescbnittener Kreiszylinder
ausgebildet, sein mittlerei# Durchmesser beträgt mindestens l/.#, des Durchmessers
der -Anode i. Bei einer praktisch ausgeführten Röhre betrug der Durchmesser der
Kathode 2 etwa 3 mm. Der Durchmesser der Kathode 2 ist also ini Verhältnis
zum Anodendurchmesser wesentlich größer als bei 'den bekannten Röhren, bei denen
das Verhältnis der Durchmesser wesentlich kleiner ist als 1/10.
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In den Abb. 2 und _3 sind Röhren mit geschlitzten Anoden i dargestellt,
die einen oder mehrere als Kathode dienende Heizfädeil 3 sowie eine zyliiiderförmige
Hilfselektrode besitzen. Die Hilfselektrode.2 befindet sich dabei auf dem gleichen
Potential wie die Heizfäden oder auf einem davon etwas abweichenden Potential. Die
genaue Größe des Potentials der Hilfselektrode 2 läßt sich am einfachsten durch
Probieren i ermitteln. -*ändert man die an der Kathode 2 g Spannung, so werden
die nahezu liegende erfüllten Schwingungsbedingungen der Röhre eänd,ert bzw. der
Wirkungsgrad der Ailordnun- verbessert oder verschlechtert. Es kann auf diese Weise
das dem höchsten Wirkungsgrad entsprechende Potential der Elektrode 2 ermittelt
werden. Andererseits kann jedoch die Abhängigkeit des Wirkungsgrades von der Spannung
der Hilfselektrode dazu benutzt werden, daß dieser Hilfselektrode die Modulationsspannung-
aufgedrückt wird. Gegenüber der Modulation durch die Anodenspannung hat die hier
angegebene Modulation den Vorteil, daß, sie- eine weit geringere Leistung erfordert.
Bei den Röhren nach Abb. 2 und -
beträgt der Durchmesser der Hilfselektrode
2 mindestens 1/") des Durchmessers der Anode i.
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Es ist in den Abbildungen immer ein Kreiszylinder als Anode angegeben
worden. Indessen bezieht sich die Erfindung genau so auf Röhren mit anders gestalteterAnode.
In
diesem Fall ist zum Vergleich des Durchmessers der Kathode oder der Hilfselektrode
nun ein mittlerer Durchmesser der Anode heranzuziehen. Ähnlich ist auch ein mittlerer
Durchmesser der Kathode oder Hilfselektrode zu wählen, falls Kathode oder Hilfs:elektrode
nicht als Kreiszylinder, sondern als Zylinder mit andersartigem Querschnitt ausgebildet
sind. Auch wenn die genannten Elektroden nicht als Kreiszylinderausgebildet sind,
bleibt mit der Vergrößerung des mittleren Durchmessers der Kathode oder Hilfselektrode
gegenüber der Kathode der bekannten Röhren der Vorteil einer größeren Oberfläche
und der *Erhöhung der Aussiebwahrscheinlichkeit für falschphasige Elektronen verbunden.