DE807957C

DE807957C - Elektronenentladungsvorrichtung mit Hohlraumresonator

Info

Publication number: DE807957C
Application number: DEP35337A
Authority: DE
Inventors: Albert Horace Atherton; Leonard Francis Broadway
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1944-05-20
Filing date: 1949-03-01
Publication date: 1951-07-09
Also published as: GB595247A; NL86377C; FR955988A; US2508141A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Elektronenentladungsvorrichtung unter Verwendung von Hohlraumresonatoren,

Eine bekannte Form einer Elektronenentladungsvorrichtung dieser Art enthält einen Hohlraumresonator, durch den ein Elektronenstrahl geschickt wird, damit er dort einer Geschwindigkeitsmodulation unterworfen wird, worauf der der Geschwindigkeitsmodulation unterworfene Strahl sodann auf eine reflektierende Elektrode gerichtet wird, die dazu dient, die Elektronen durch den Hohlraumresonator zu reflektieren. Der Elektronenstrahl wird auf seinem Wege zu und von der reflektierenden Elektrode einer Modulation der Ladungsträgerdichte unterworfen. Seine Energie wird an den Resonator während der Rückkehr von der Reflexionselektrode abgegeben, so daß die Vorrichtung als Generator von sich selbst erhaltenden Schwingungen wirkt. Bei solchen Vorrichtungen ist es gewöhnlich erforderlich, eine Einstellvorrichtung des Resonators für Abstimmungszwecke zu schaffen. Meist ist der Resonator mit einer flexiblen Wand versehen, die mit dem Einstellmechanismus verbunden ist derart, daß die flexible Wand in bezug auf eine feste Wand des Resonators eingestellt werden kann, wodurch die Resonanzfrequenz des Resonators verändert werden kann. In einer Form einer solchen Vorrichtung wird der reflektierende Elektrodenaufbau auf der flexiblen Wand des Resonators angebracht, und die Einstellung der flexiblen Wand für Abstimmungszwecke wird durch Koppelung des reflektierenden Elektrodenaufbaus

mit einem Mechanismus bewirkt, der außerhalb der Vorrichtung angebracht ist. In anderen Vorrichtungen kann eine Scheibe oder andere Elektrode vorgesehen sein, die ähnlich angebracht ist, so daß die Abstimmung des Resonators bewirkt werden kann,indem man die erwähnte Scheibe oder den anderen Elektrodenaufbau mit dem Mechanismus koppelt. Bei solcher Anordnung wird der Resonator in der Vorrichtung lagemäßig gestützt durch eine Mehrzahl von Stäben, die sich von der Klemme der Hülle der Vorrichtung aus erstrecken. Es zeigt sich in der Praxis, daß eine solche Konstruktion Anlaß zu Schwierigkeiten gibt, die von zufälligen Veränderungen beim Abstimmen herrühren, die infolge der Ausdehnung der Teile der Vorrichtung eintreten, während letztere in Tätigkeit ist. Es läßt sich aus der Darstellung der Konstruktion ersehen, daß, wenn der reilektierende Elektrodenaufbau durch Wärmeleitung vom Resonator her erwärmt wird, sich der reflektierende Elektrodenaufbau, da er an einem Ende der Vorrichtung starr befestigt ist, in einer Richtung bewegt, während die Stützstäbe, die auch durch Wärmeleitung erwärmt werden, da sie am anderen Ende der Vorrichtung starr befestigt sind, sich bei Ausdehnung in der anderen Richtung bewegen, die der Bewegung des reflektierenden Elektrodenaufbaus entgegengesetzt ist. Hieraus ergibt sich infolgedessen, daß die beiden Wände des Resonators einander genähert werden, wenn sich die Vorrichtung erwärmt, und daher eine unerwünschte Änderung in der Eigenfrequenz des Resonators hervorrufen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine verbesserte Elektronenentladungsvorrichtung hinsichtlieh der Beseitigung der dargestellten Schwierigkeit zu schäften.

Errindungsgemäß ist daher eine Elektronenentladungsvorrichtung vorgesehen, die aus einem Hohlraumresonator mit flexibler Wand besteht und bei dem die Abstimmung dadurch erfolgt, daß diese llexible Wand gegenüber einer an derselben Wand und an der Hülle der Vorrichtung befestigten Reflexions elektrode oder anderen Aufbau bewirkt wird, und wobei der Resonator von an der Hülle befestigten Stützen so getragen wird, daß, wenn sich die Vorrichtung bei Betrieb erwärmt, aus der Ausdehnung des Auf haus und der Stützen eine Bewegung der flexiblen und auch der anderen Wand des Resonators resultiert, die in gleicher Richtung verläuft, wodurch eine Änderung der Resonanzfrequenz des Resonators infolge Erwärmung im wesentlichen reduziert oder beseitigt wird.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, einen verbesserten Mechanismus für eine mechanische Einstellung der flexiblen Wand des Resonators zu schaffen.

Die Zeichnung stellt dar, teilweise im Längsschnitt, eine Elektronenentladungsvorrichtung, welche die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist.

In der Zeichnung bezeichnet 1 die Glashülle der Vorrichtung, deren unteres Ende durch eine Ringklemme (nicht in der Zeichnung enthalten) geschlossen ist. durch welche die Leitungen zu den verschiedenen Elektroden der Vorrichtung dicht durchgeführt sind, während das obere Ende der Glashülle durch eine Metallscheibe 2 geschlossen ist, welche an dem oberen Ende der Glashülle 1 abgedichtet ist. Der mittlere Teil der Scheibe 2 ist mit kreisförmigen Riefen 3 versehen, so daß der mittlere Teil der Scheibe 2 sich axial zu der Hülle 1 bewegen kann. Der Hohlraumresonator enthält eine starre Wand 4 und eine flexible Wand 5, von denen die letztere, wie dargestellt, mit kreisförmigen Riefen versehen ist, wodurch die Wand 5 zu und von der Wand 4 bewegt werden kann, um die Eigenfrequenz des Resonators zu regeln. Wand 4 ist mit einem Gitter 6, Wand 5 mit einem Gitter 7 versehen. Gitter 6 ist, wie dargestellt, auf dem inneren Ende eines einspringenden Teils der Wand 4 angebracht, während ein weiteres Gitter 8, wie dargestellt, vorgesehen ist. Dieses letztere Gitter dient dazu, eine richtige Beschleunigung der Elektronen zu gewährleisten, die von einem Kathodenstrahlenrohr (allgemein bei 9 gekennzeichnet) ausgestrahlt werden. Das Kathodenstrahlenrohr 9 wird durch eine Glimmerscheibe 10 getragen, die ihrerseits von einer Mehrzahl von Aletallstützstäben 11 gestützt wird, von denen einer in der Zeichnung dargestellt ist. Vorzugsweise sind drei solcher Stäbe vorgesehen, die in gleichen Abständen um die Achse der Vorrichtung angebracht sind. Der Resonator wird auch durch die Stützstäbe 11 gestützt, während die Glimmerscheibe 10 und der Resonator an den Stäben 11 durch Anbringung von Muffen 12 befestigt sind, die an die Stäbe 11 geschweißt und mit Flanschen versehen sind, um die Glimmerscheibe 10 bzw. den Resonator in der bekannten Weise zu umfassen. Die oberen Enden der Stützstäbe 11 sind mit der Scheibe 2 verbunden, während die unteren Enden der Stäbe 11 von der Ringklemme der Hülle her durch relativ flexible Verbindungen 13 gestützt werden.

Die durch 14 angezeigte reflektierende Elektrode ist an ihrem oberen Ende an einer Glimmerscheibe 15 festgemacht, welche ihrerseits mit einer Muffe 16 verbunden ist, deren unteres Ende an der flexiblen Wand 5 befestigt ist. Die Glimmerscheibe 15 ist an einem Stab 17 befestigt, der an der Scheibe 3 festgemacht ist, und es ist daher ersichtlich, daß, wenn die Scheibe 3 axial zu der Hülle bewegt wird, die flexible Wand 5 des Resonators in gleicher Weise axial bewegt wird, wodurch eine Abstimmung des Resonators bewirkt werden kann. Es ist ersichtlich, daß bei der dargestellten Konstruktion, wenn sich die Teile der Vorrichtung während ihrer Tätigkeit erwärmen und eine Ausdehnung eintritt, die Ausdehnung des reflektierenden Elektrodenaufbaus eine Abwärtsbewegung der flexiblen Wand 5 des Resonators bewirken wird, und da die Stützstäbe 11 an der Scheibe 3 an ihren oberen Enden befestigt sind und deshalb an diesen Enden starr in Stellung gehalten werden, eine Ausdehnung der Stäben, wenn sie sich erwärmen, eine Abwärtsbewegung der Wand 4 des Resonators bewirken wird, so daß eine Bewegung der Wände 4 und 5 bei Ausdehnung der

Teile in derselben Richtung erfolgen und infolgedessen die Frequenz des Resonators im wesentlichen unverändert bleiben wird. Es ist klar, daß die Ausdehnung der Stützstäbe Ii durch die entsprechend flexiblen Stützen 13 ausgeglichen wird. Wenn nötig, können die verschiedenen Teile der Vorrichtung aus verschiedenem Material mit sol-

♦ eben Ausdehnungskoeffizienten hergestellt werden, daß sie einen Ausgleich der Längenänderungen der verschiedenen Teile, die wahrscheinlich während des Betriebes entstehen, herbeiführen, so daß trotz solcher Einflüsse die Abstimmung des Resonators im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

In einer anderen Ausführungsform können die Stützstäbe 11, anstatt an ihren unteren Enden mit der Scheibe 10 verbunden zu sein, gerade unter den Muffen 12 enden, und die Scheibe 10, die das Kathodenstrahlenrohr trägt, wird unabhängig von den Stäben 1 1 gestützt. In dieser Ausführung kann die Scheibe 10 mit drei Stützstäben versehen werden, die in gleichen Abständen zwischen den Stäben ι ι angebracht sind, wobei die oberen Enden der Stützstäbe für die Scheibe 10 an der Metallscheibe -' befestigt sind.

I in die gewünschte Eigenfrequenz des Resonators einzustellen, ist die äußere Oberfläche der Scheibe 3 an einem Schaft iK befestigt, der in das Schraubengewinde einer Muffe 19 eingeschraubt ist, die ihrerseits in eine Stützscheibe 20 geschraubt ist, die in einer Metallkappe oder einer Hülse 21 eingebaut ist, die an der Scheibe 2 befestigt ist. Die Stutzscheibe 20 ist drehbar in der Kappe 21 gelagert und mit Schrauben 22 versehen, von denen eine in der Zeichnung angedeutet ist. Diese Schraubeil durchsetzen geneigte Schlitze 23, die in der senkrechten Wand der Kappe 21 vorgesehen sind. Vorzugsweise sind drei geneigte Nuten vorgesehen, und die Stützscheibe 20 ist mit drei Schrauben 22 ausgestattet, wobei die Schrauben und die Schlitze in gleichem Abstande zwischen der Achse der Vorrichtung angebracht sind. Wenn diese Schrauben 22 gelockert werden, kann die Scheibe 20 gedreht werden, und mit Hilfe der geneigten Schlitze, welche die Schrauben 22 festhalten, wird die Scheibe 20 veranlaßt, sich bei der Rotation axial zu bewegen, wobei diese axiale Bewegung sich der flexiblen Wand 5 des Resonators mitteilt, wodurch eine ( Irobeinstellung der Resonanzfrequenz erreicht werden kann. Wenn die Schrauben 22 angezogen werden, wird die Scheibe 20 fest in ihrer Stellung gehalten. Die zwischen dem Stab i8und der Muffe 19 sowie zwischen der Muffe 19 und der Stützscheibe 20 vorgesehenen Schraubenwindungen sind so gewählt, daß, wenn die Muffe 19 gedreht wird, eine unterschiedliche Bewegung sich dem Schaft 18 mitteilt. Diese Bewegung wird auch auf die flexible Wand 5 übertragen und bewirkt eine Feineinstellung der Resonanzfrequenz.

(iewöhnlich wird in Vorrichtungen der beschriehenen Form die Zuführung zu der reflektierenden Elektrode durch das obere Ende der Hülle vorgenommen, das dem Ende entgegengesetzt ist, durch welches die Zuführungen zu den anderen Elektroden vorgenommen werden. Bei der vorliegenden Anordnung wird die bei 24 angedeutete Zuführung für die reflektierende Elektrode durch das untere Ende der Hülle vorgenommen, durch welche die übrigen Führungen laufen, so daß nun das obere Ende der Hülle frei bleibt für den Anschluß des Abstimmungsmechanismus und die Notwendigkeit einer isolierten Abdichtung durch die Metallscheibe 2 vermieden wird. Die Hülle 1 ist umgeben von einem Metallschirm 25, welcher dazu dient, alle Zuführungen zu den verschiedenen Elektroden zu schirmen. Der Schirm 25 ist an seinem oberen Ende an der Kappe 21 festgemacht und an seinem unteren Ende an dem Sockel 26 der Vorrichtung.

Die Leistung aus dem Resonator wird durch eine konzentrische Leitung 27 entnommen, deren innerer Konduktor in einer Koppelungsschleife 28 endet, die in den Resonator vorspringt, während der äußere Konduktor mit dem Resonator verbunden ist. Die konzentrische Leitung 27 ist auch an der Ringklemme des Sockels der Vorrichtung dicht angeschlossen. .

Um die erforderliche Bewegung des Resonators zu ermöglichen, wenn sich die Teile erwärmen, sollte die konzentrische Leitung 27 hinreichend flexibel sein. Wenn aber die Flexibilität der Leitung 27 unzureichend ist, so kann eine starre Leitung benutzt werden, und der äußere Konduktor der Leitung kann, statt direkt mit dem Resonator verbunden zu sein, ein kurzes Stück davon entfernt enden, in diesem Falle ist der Konduktor von einer leitenden Muffe umgeben, die mit dem Resonator verbunden ist und den äußeren Konduktor der Leitung 2j in einem geringen Abstand umfaßt. Die Länge der Muffe ist effektiv gleich einem Viertel der Wellenlänge der Schwingungen in dem Resonator, so daß sie dazu dient, ein Entweichen von Energie bei dem Spalt zwischen dem äußeren Konduktor der Leitung 27 und dem Resonator zu verhindern oder zu reduzieren.

Claims

Patentansprüche:

ι. Elektionenentladungsvorrichtung mit Hohlraumresonator, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator eine flexible Wand (5) besitzt und in ihm die Abstimmung durch Biegung dieser flexiblen Wand (5) gegenüber einer an derselben Wand und an der Hülle (1) der Vorrichtung befestigten Reflexionselektrode (14) oder anderen Aufbau bewirkt wird, und dadurch, dall der Resonator durch an der Hülle (1) befestigte Stützen (11) so getragen wird, daß, wenn sich die Vorrichtung bei Betrieb erwärmt, aus der Ausdehnung des Aufbaus (14) und der Stützen (it) eine Bewegung der flexiblen (5) und auch der anderen Wand (4) des Resonators resultiert, die in gleicher Richtung verläuft, wobei eine Änderung der Resonanzfrequenz des Resonators infolge Erwärmung im wesentlichen reduziert oder beseitigt wird.
2. Elektronenentladungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen des Resonators aus einer Mehrzahl von

Stäben (ι ι) bestehen, die starr mit einem ihrer Enden an einem relativ unbeweglichen Teil der Vorrichtung (2) befestigt sind, während die an deren Enden bei Ausdehnung der erwähnten Stäbe (11) frei beweglich sind, und dadurch, daß der Aufbau in bezug auf den unbeweglichen Teil (2) so befestigt ist, daß die Stäbe (11) und der Aufbau (14) sich bei Ausdehnung in derselben Richtung bewegen.
3. Elektronenentladungsvorrichtung nach Anspruch ι oder 2 mit Mitteln zur Abstimmung des Hohlraumresonators, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmittel aus einem außen an der Hülle (1, 21) angebrachten drehbaren Glied

(20) besteht, das mit geneigten Gleitbahnen (23) so zusammenarbeitet, daß bei Drehung des Gliedes (20) eine axiale Bewegung desselben entsteht und daß Mittel vorgesehen sind, um diese Bewegung auf den Elektrodenaufbau zu übertragen.
4. Elektronenentladungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmglied aus einem in einer Kappe oder einer Muffe (21) gelagerten Ring (20) besteht, wobei die Kappe oder Muffe (21) von der Hülle (1) der Vorrichtung getragen wird, und mit geneigten Schlitzen (23) versehen ist, in welche an dem Ring (20)-befestigte Ansätze oder Schrauben (22) hineinragen, so daß, wenn der Ring (20) gedreht wird, die Ansätze (22) mit den Schlitzen (23) zusammenarbeiten und eine axiale Bewegung bewirkt wird.
5. Elektronenentladungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Ring (20) weitere mit unterschiedlichen Schraubgewinden versehene, in Achsrichtung bewegbare Glieder (18, 19) enthält, mit deren , Hilfe die Feineinstellung des Resonators bewirkt werden kann.
6. Elektronenentladungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der reflektierenden Elektrode oder einer anderen Elektrode des Systems verbundene Zuführungsleitung vorgesehen ist, welche an dem Ende der Hülle nach außen geführt wird, das der Abstimmvorrichtung des Hohlraumresonators gegenüberliegt.
7. Elektronenentladungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator mit einer Muffe versehen ist, die mit kleinem Spiel einen in geringer Entfernung vom Resonator endenden rohrförmigen Energieleiter (27) umgibt, wobei die Länge der Muffe effektiv gleich einem Viertel der Wellenlänge der Schwingungen ist, um so am Spalt zwischen dem rohrförmigen Leiter und dem Resonator das Entweichen von Energie zu reduzieren oder im wesentlichen zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

V762 7.