DE818821C

DE818821C - Electron discharge device

Info

Publication number: DE818821C
Application number: DEP28901A
Authority: DE
Inventors: Jack Andrew Morton; Robert Livingston Vance
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1945-01-13
Filing date: 1948-12-31
Publication date: 1951-10-29

Description

Elektronenentladevorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Elektronenentladevorrichtungen und insbesondere auf solche Vorrichtun-en; welche zwischen Kathode und Anode eine,oder mehrere Gitterelektroden aufweisen und besonders geeignet sind für den Betrieb .bei ultrahohen Frequenzen, z. B. Frequenzen von der Größenordnung von 3000 Megahertz.Electron Discharge Devices The invention relates to electron discharge devices and, more particularly, to such devices; which have one or more grid electrodes between the cathode and anode and are particularly suitable for operation at ultra-high frequencies, e.g. B. Frequencies on the order of 3000 megahertz.

Die Verwirklichung von Vorrichtungen der vorgenannten Art ist abhängig einerseits von den Parametern der die Zwischenelektrodenbereiche begrenzenden Elemente und der Elemente der Koppelungs- oder Übertragungssysteme zwischen den Zwischenelektrodenbereichen und andererseits von dem der Vorrichtung zugeordneten äußeren Kreis. Genauer gesagt, sind die Betriebscharakteristiken, wie Verstärkung, Bandbreite, Störverhältnis und die obere Begrenzung des Betriebsfrequenzbereichs, in weitem Umfange abhängig von der Größe und Gleichförmigkeit des Abstandes zwischen Kathode und Gitter und des Abstandes zwischen Gitter und Anode, von der Feinheit und Regelmäßigkeit des Gitters und von der Größe der durch Temperatureinwirkungen bedingten Veränderungen in der gegenseitigen Stellung der Elektroden, die während des Betriebes des Gerätes auftreten. Vom Standpunkt hoher Verstärkung, großer Bandbreite, günstigen Störverhältnisses und hoher Begrenzung des Frequenzbereiches sind für die Zwischenelektrodenbereiche kleine, genaue und gleichförmige Elektrodenabstände und die genaue Beibehaltung dieser Abstände während des Betriebes der Vorrichtung erwünscht. Das Koppelungs- oder Übertragungssystem zwischen den Zwischenelektrodenbereichen und den Klemmen der Vorrichtung, d. h. den äußeren Teilen der zur Kathode, dem Gitter und zur Anode führenden Leiter, an welche die äußeren Kreise angeschlossen sind, ist für die Vervollkommnung des Gerätes bedeutungsvoll insofern, als dieses System in weitestem Umfang die Bedingungen an den Klemmen bestimmt zwecks Verwirklichung irgendwelcher besonderen Bedingungen in den Elektrodenbereichen. Das bedeutet, daß das System tatsächlich dafür maßgebend ist, bis zu welchem Ausmaß die erwünschten elektronischen Bedingungen in den Elektrodenbereichen innerhalb der Vorrichtung an den Klemmen verfügbar oder ausnutzbar sind.The realization of devices of the aforementioned type is dependent on the one hand on the parameters of the elements delimiting the intermediate electrode regions and the elements of the coupling or transmission systems between the inter-electrode regions and on the other hand from the outer circle associated with the device. More precisely, are the operating characteristics such as gain, bandwidth, interference ratio and the upper limit of the operating frequency range, largely dependent on the size and uniformity of the cathode-grid spacing and des Distance between grid and anode, on the fineness and regularity of the grid and on the magnitude of the changes in the due to the effects of temperature mutual position of the electrodes that occur during operation of the device. From the standpoint of high gain, wide bandwidth, favorable interference ratio and high frequency range limitation are for the interelectrode areas small, accurate and uniform electrode spacings and accurate maintenance these distances are desirable during operation of the device. That Coupling or transmission system between the inter-electrode areas and the clamps of the device, d. H. the outer parts of the cathode, the grid and conductors leading to the anode to which the outer circles are connected, is significant for the perfection of the device insofar as this system to the greatest possible extent, the conditions on the terminals are determined for the purpose of implementation any special conditions in the electrode areas. It means that the system actually determines the extent to which the desired electronic conditions in the electrode areas within the device are available or exploitable at the terminals.

Dieses Koppelungs- oder Übertragungssystem sollte daher so ausgeführt sein, daß die darin auftretenden Verluste und der Einfluß auf die Bandbreite klein sind und daß außerdem zwischen den Elektrodenbereichen und den äußeren Klemmen gute Impedanzumformung vorgesehen ist.This coupling or transmission system should therefore be designed in this way that the losses occurring therein and the influence on the bandwidth are small and that also good between the electrode areas and the external terminals Impedance conversion is provided.

Ein allgemeines Ziel der Erfindung besteht darin, verbesserteBetriebscharakteristiken fürElektronenentladevorrichtungen und insbesondere für Ultrahochfrequenzvorrichtungen; welche Steuergitter zwischen einer Kathode und einer Anode aufweisen, zu verwirklichen.A general object of the invention is to provide improved operating characteristics for electron discharge devices and particularly for ultra-high frequency devices; which control grid between a cathode and an anode have to realize.

Im einzelnen zielt die Erfmdug auf folgendes ab: Verwirklichung hoher Verstärkung, großer Bandbreite und günstiger Störverhältnisse in Ultrahochfrequenzelektronenentladevorrichtungen; Erzielung extrem kleiner, äußerst genauer und sehr gleichförmiger Abstände zwischen den Elektroden, insbesondere zwischen der Kathode und Gitter und zwischen Gitter und Anode, ibei Vorrichtungen der genannten Art; Herabsetzung der Temperatureintlüsse auf die vorgenannten Abstände auf ein Minimum; Erleichterung der Fertigung von Elektronenentladevorrichtungen mit in engem Abstand angeordneten Elektroden; Ermöglichung im wesentlichen unbeschränkter Auswertung der erwünschten, in den Zwischenelektrodenbereichen des Gerätes bestehenden elektronischen Charakteristik an den äußeren Klemmen einer Elektronenentladevorrichtung; weitestgehende Herabsetzung der Verluste und entgegengerichteter Übertragungseinflüsse eines Koppelungssystems zwischen dem Elektronenstrom einer Elektronenentladevorrichtung und einem äußeren, dem Gerät zugeordneten Kreis.In detail, the invention aims at the following: Realization of high Amplification, wide bandwidth and favorable interference conditions in ultra-high frequency electron discharge devices; Achieving extremely small, extremely accurate and very uniform distances between the electrodes, in particular between the cathode and the grid and between the grid and anode, in the case of devices of the type mentioned; Reduction of the temperature influx to the aforementioned distances to a minimum; Facilitating the manufacture of electron discharge devices with closely spaced electrodes; Enabling essentially unrestricted Evaluation of the desired existing ones in the interelectrode areas of the device electronic characteristics at the external terminals of an electron discharge device; As far as possible reduction of losses and opposing transmission influences a coupling system between the electron stream of an electron discharge device and an outer circle assigned to the device.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine Elektronenentladevorrichtung folgende Teile: ein erstes Trägerglied mit einer ebenen Sitzfläche, eine Kathode, die von dem Trägerglied gehalten wird und deren Fläche koplanar mit der Fläche des Trägergliedes ist, ein zweites Trägerglied mit ebener Sitzfläche, eine Anode, die von dem zweiten Trägerglied gehalten wird und deren Fläche koplanar mit der Sitzfläche des zweiten Trägergliedes ist, ein ebenes Gitter und Mittel, die den Abstand zwischen Kathodenfläche, Anodenfläche und Gitter in paralleler Ausrichtung sicherstellen und aus Abstandhaltern zwischen dem Gitter und den Sitzflächen zwischen dem ersten und zweiten Trägerglied bestehen. Die Abstandhalter können aus einem ebenen Rahmen bestehen, der das Gitter trägt und an der Sitzfläche des zweiten Trägergliedes anliegt, und außerdem aus einem ebenen Abstandglied, das zwischen einer Fläche des Rahmens und der Sitzfläche des ersten Trägergliedes liegt und mit diesen Flächen in Berührung steht.According to the invention, an electron discharge device comprises the following Parts: a first support member with a flat seat, a cathode, which is made by the support member is held and its surface is coplanar with the surface of the support member is, a second support member with a flat seat, an anode that of the second Support member is held and its surface is coplanar with the seat surface of the second The support member is a flat grid and means that the distance between the cathode surface, Ensure the anode surface and grid are in parallel alignment and have spacers between the grid and the seating surfaces between the first and second support members exist. The spacers can consist of a flat frame that holds the grid carries and rests against the seat surface of the second support member, and also from a flat spacer between a surface of the frame and the seat of the first support member lies and is in contact with these surfaces.

Es empfiehlt sich, die Anode, das Gitter und die Kathode als Konstruktionseinheiten auszuführen und innerhalb des Gehäuses mittels Niete aus Isoliermaterial in der richtigen Lage zu halten, welche durch die Trägerglieder hindurchreichen um die verschiedenen Teile fest miteinander zu verbinden.It is recommended that the anode, the grid and the cathode be used as structural units execute and inside the housing by means of rivets made of insulating material in the to keep correct position, which extend through the support members around the to connect different parts firmly together.

Bei Elektronenentladevorrichtungen der genannten Art sind die Elektroden so ausgeführt und angeordnet, daß in den Zwischenelektrodenbereichen elektronische Bedingungen bestehen die im Sinne hoher Verstärkung, wesentlicher Bandbreite und günstiger Störverhältnisse äußerst förderlich sind, und daß die Elemente des Koppelungs- oder übertragungssystems zum Anschluß der Elektroden an äußere Kreise in solche Wechselbeziehung zu den äußeren Klemmen der Vorrichtung gebracht sind, daß die Übertragung ohne wesentliche Beeinträchtigung der genannten Bedingungen vor sich geht.In electron discharge devices of the type mentioned, the electrodes designed and arranged so that electronic in the interelectrode areas Conditions exist in the sense of high gain, substantial bandwidth and favorable interference conditions are extremely beneficial, and that the elements of the coupling or transmission system for connecting the electrodes to outer circles in such Correlation to the external terminals of the device are brought about that transmission goes on without significant impairment of the conditions mentioned.

Die wirksamen Elektrodenflächen sind so ausgeführt und angeordnet, daß nur äußerst kleine und gleichmäßige Abstände bestehen, welche während des Betriebes der Vorrichtung mit höchster Genauigkeit beibehalten werden; und das Koppelungssystem ist so ausgeführt, daß ein allmählicher, geometrischer und elektrischer Cbergang von den Elektrodenbereichen zu den äußeren Kreisen besteht. In einer besonderen Ausführung ist dieses System so gestaltet, daß es eine doppelte koaxiale Leitung begrenzt, die mit einem Ende in den Elektrodenflächenendigt und sich durch geringeVerlust-und Störkapazitäten, minimale, entgegengerichtete Übertragungseinflüsse und einen sehr hohen Wellenwiderstand des Gitteranodenbereiches auszeichnet.The effective electrode surfaces are designed and arranged in such a way that that there are only extremely small and even distances that occur during operation the device can be maintained with the highest accuracy; and the coupling system is designed so that a gradual, geometrical and electrical transition from the electrode areas to the outer circles. In a special one Execution, this system is designed so that there is a double coaxial line limited, which ends with one end in the electrode surface and is characterized by low loss and Interference capacities, minimal, opposing transmission influences and a very high characteristic impedance of the grid anode area.

Die Erfindung wird aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung verständlicher, und zwar in Verbindung mit der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt Fig. i eine vorv, iegeticl im Schnitt gehaltene Anbicht einer Elektronenentladevorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von Teilen der bei der Vorrichtung nach Fig. i verwendeten Kathodeneinheit, Fig.3 eine perspektivische Ansicht mit Darstellung der Konstruktionen und einer Herstellungsart der Gitterelektrode, Fig.4 eine perspektivishe Ansicht mit Darstellung des zwischen Kathode und Gitter liegenden Abstandhalters, Fig.5 eine perspektivische Ansicht mit Darstellung des Stützringes und des zugehörigen federnden Gliedes, die einen Teil der Elektrodeneinheit bilden, verwendet bei der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig.6 eine vergrößerte teilweise Schnittdarstellang, welche Einzelheiten des bei der Vorrichtung nach Fig. i verwendeten Überströmkondensators zeigt, Fig.7 ein Teilschnittbild einer anderen Ausführung der Anodeneinheit.The invention will become apparent from the following detailed description more understandable, in conjunction with the drawing; shows in the drawing FIG. 1 shows a front view of an electron discharge device, kept in section according to one embodiment of the invention, FIG. 2 is a perspective view of FIG Parts of the cathode unit used in the device according to FIG perspective view showing the constructions and a method of manufacture the grid electrode, Figure 4 is a perspective view showing the between Cathode and grid lying spacer, Figure 5 is a perspective view with representation of the support ring and the associated resilient member, the one Form part of the electrode unit, used in the device according to Fig. 1, Fig.6 an enlarged partial sectional view, what details of the overflow capacitor used in the device according to FIG. 1, FIG. 7 a partial sectional view of another embodiment of the anode assembly.

Die in Fig. t gezeigte Elektronenentladevorrichtung besitzt ein hoch evakuiertes Gehäuse mit einem Sockel io, durch welchen eine Anzahl von Zuführungsleitern i i hindurchgeführt ist; die Leiter sind in dein Sockel mittels gläserner Kugelfüllungen 12 hermetisch abgedichtet. Das Gehäuse weist einen rnit Flansch versehenen metallischen Zylinderteil 13 auf, dessen Flansch mit dem Sockel io, z. B. durch Schweißung oder Lötung, dicht verbunden ist und dessen anderes Ende teilweise mittels eines Dielektrikums abgeschlossen ist, z. B. einer aus Glas oder Keramik bestehenden Scheibe 14, die gegenüber dem Zylinder 13 entlang der Anlagefläche 15 durch metallisches oder glasartiges Bindemittel abgedichtet ist.The electron discharge device shown in Fig. T has a high evacuated housing with a base io through which a number of supply conductors i i is passed through; the conductors are in your base by means of glass spherical fillings 12 hermetically sealed. The housing has a metallic flange provided with a flange Cylinder part 13, the flange of which with the base io, z. B. by welding or Solder, is tightly connected and the other end partially by means of a dielectric is completed, e.g. B. an existing glass or ceramic disc 14 which compared to the cylinder 13 along the contact surface 15 by metallic or glass-like Binder is sealed.

In dem Gehäuse ist eine zusammenhängende Elektrodenanordnung angebracht, die aus einem mit Flansch versehenen zylindrischen Metallglied 16 besteht, an welcher ein ringförmiges, konzentrisch gewähltes Metalldiaphragma 17 befestigt ist. Das Diaphragma besteht zweckmäßig aus einem Material, z. B. Invar, welches einen sehr niedrigen thermischen Expansions- und Leitungskoeffizienten hat. Das zylindrische Glied 16 trägt außen eine dünne Glasur oder keramische Schicht 18, und auf der Schicht befindet sich ein metallischer Überzug 19, der beispielsweise aus Silber besteht. Der äußere Durchmesser des Überzuges i9 ist so bemessen, daß der Überzug eng an der Innenwand des zylindrischen Teils 13 des Gehäuses anliegt. Das zylindrische Glied 16, der Belag 18 und der Teil 13 bilden zusammen einen zylindrischen Kondensator, dessen Funktion noch später erläutert werden soll.A coherent electrode arrangement is attached to the housing, which consists of a flanged cylindrical metal member 16 on which an annular, concentrically selected metal diaphragm 17 is attached. That The diaphragm is expediently made of a material, e.g. B. Invar, which is a very has low coefficients of thermal expansion and conduction. The cylindrical Member 16 has a thin glaze or ceramic layer 18 on the outside, and on top of the layer there is a metallic coating 19, which consists for example of silver. The outer diameter of the cover 19 is dimensioned so that the cover fits snugly the inner wall of the cylindrical part 13 of the housing rests. The cylindrical Member 16, the lining 18 and the part 13 together form a cylindrical capacitor, whose function will be explained later.

An dem Diaphragma 17 liegt eine Isolierscheibe 20, zweckmäßig aus Keramik, an, welche eine Kathodenanordnung trägt. Diese Anordnung besteht, wie Fig. 2 deutlich erkennen läßt, aus einer z. B., aus Platin bestehenden Metalischeibe 21, einem z. B. aus Molybdän bestehenden Stempel 22, der in geeigneter Weise an der Scheibe 21 befestigt ist und einen verbreiterten Kopfteil 23 trägt, und einer Scheibe 24, die beispielsweise aus Nickel besteht und mit dem Kopfteil 23 durch Schweißung verbunden ist. Bei der Fertigung der Kathodenzusammenstellung wird die Scheibe 21 in die Scheibe 20 eingegossen; die Oberflächen 25 und 26 der Isolierscheibe 20 bzw. der Kathode 24 werden gemeinsam mit Hilfe eines geeigneten Schleifmittels, z.. B. Siliciumkarbid, poliert, so daß sie im wesentlichen in einem Toleranzbereich von o,oo5 mm koplanar sind; danach wird auf die geschliffene Fläche 26 ein elektronisches Material aufgetragen, welches eine Schicht von vorgeschriebener und gleichförmiger Dicke, z. 13. in der Größenordnung von o,oi bis 0,02 mm, bildet.An insulating disk 20, expediently made of ceramic, which carries a cathode arrangement, rests on the diaphragm 17. This arrangement consists, as FIG. 2 clearly shows, from a z. B., made of platinum metal disc 21, a z. B. consisting of molybdenum punch 22, which is fastened in a suitable manner to the disc 21 and carries a widened head part 23 , and a disc 24, which consists for example of nickel and is connected to the head part 23 by welding. During the manufacture of the cathode assembly, the disk 21 is cast into the disk 20; the surfaces 25 and 26 of the insulating disk 20 and the cathode 24 are polished together with the aid of a suitable abrasive, for example silicon carbide, so that they are essentially coplanar within a tolerance range of 0.05 mm; thereafter, an electronic material is applied to the ground surface 26, which is a layer of prescribed and uniform thickness, e.g. 13. in the order of 0.1 to 0.02 mm.

Die Kathodenzusammenstellung enthält außerdem eine als metallischer Wärmeschirm dienende zylindrische Einheit 27, welche mit der Scheibe 21 und einem zylindrischen Metallteil 28 verbunden ist, der an dem Diaphragma 17 hängt. Der Kathodenstempel 22 ist von einem schraubenförmigen Heizfaden 29 eng umschlossen, der z. B. aus Wolfram besteht und mit einem Isoliermaterial beschichtet ist; die Enden der Heizwicklung sind an Leite` 30 angeschlossen, die ihrerseits mit bestimmten Zuführungsleitern i i verbunden sind. Die Leiter 30 tragen einen metallischen wärmereflektierenden Schirm 31, der übergroß bemessene Öffnungen aufweist, durch welche diese Leiter hindurchgeführt sind. Der Schirm 31 stützt sich unter Vermittlung eines Trägers 32 auf dem Sockel io ab.The cathode assembly also includes a metallic one Serving heat shield cylindrical unit 27, which with the disc 21 and a cylindrical metal part 28 is connected, which hangs on the diaphragm 17. The cathode stamp 22 is tightly enclosed by a helical filament 29 which z. B. made of tungsten consists and is coated with an insulating material; the ends of the heating coil are connected to Leite` 30, which in turn with certain supply ladders i i are connected. The conductors 30 carry a metallic heat reflective Screen 31 which has oversized openings through which these conductors are passed through. The screen 31 is supported through the intermediary of a carrier 32 on the base io.

Gegenüber der beschichteten Kathodenfläche 24 und parallel hierzu ist ein Gitter 33 aus im wesentlichen parallelen koplanaren Drähten angeordnet. Die z. B. aus Molybdän bestehenden Drähte sind an einem Rahmen 34 befestigt und erstrecken sich über eine zentrale, runde Öffnung 35 derselben. Wie an Fig. 3 veranschaulicht, wird das Gitter 33 dadurch hergestellt, daß man einen dünnen Draht aus z. B. o,oo8 mm starkem Wolfram mit 394 Windungen je Zentimeter auf zwei Rahmen 34 von beispielsweise o,13 bis o,26 mm Dicke aufwickelt, die mittels eines geeigneten Abstandhalters 36 voneinander getrennt sind. Nach Fertigstellung der Wicklung werden die Drähte mittels Goldlot in einer Wasserstoffatmosphäre entlang den Kanten 37 auf dem Rahmen befestigt und danach gegenüber diesen Kanten aufgeschnitten, so daß zwei Gitterrahmen entstehen. Während der Bewicklung des Gitters wird der Draht unter konstanter Spannung gehalten, wodurch die Verwirklichung einer ,gleichförmigen Teilung und solcher Bedingungen erleichtert wird, die für die nochmalige Sicherung , der Drähte während des Lötvorganges wichtig sind. Nach dem Löten werden in dem Rahmen bogenförmige Einprägungen, die in Fig. i mit 8o bezeichnet sind, gepreßt, um den Gitterdraht bis zu etwa 2o bis 300/u seiner Belastbarkeit zu spannen. Auf diese Weise erhält man eine gleichmäßige Spannung der verschiedenen Gitterdrähte und außerdem eine konstante und kontrollierte Spannung. Nach dem Zusammenbau der Vorrichtung stehen die Gitterdrähte dauernd unter Spannung, und die gewünschte parallele, koplanare Anordnung derselben bleibt trotz der Temperaturschwankungen in den Drähten während des Betriebes der Vorrichtung, in welcher das Gitter eingesetzt ist, erhalten.A grid 33 of essentially parallel coplanar wires is arranged opposite the coated cathode surface 24 and parallel to it. The z. B. made of molybdenum wires are attached to a frame 34 and extend over a central, round opening 35 of the same. As illustrated in Fig. 3, the grid 33 is made by a thin wire of z. B. 0.08 mm thick tungsten with 394 turns per centimeter on two frames 34 of, for example, 0.13 to 0.26 mm thick, which are separated from one another by means of a suitable spacer 36. After completion of the winding, the wires are attached to the frame by means of gold solder in a hydrogen atmosphere along the edges 37 and then cut open opposite these edges, so that two lattice frames are produced. During the winding of the wire grid is kept under constant tension, thereby facilitating the realization of a, uniform division, and such conditions which are important to allow re-assurance, the wires during the soldering process. After the soldering, arched impressions, which are designated 8o in FIG. In this way the tension of the various grid wires is even and the tension is constant and controlled. After the assembly of the device, the grid wires are constantly under tension, and the desired parallel, coplanar arrangement of the same is maintained despite the temperature fluctuations in the wires during operation of the device in which the grid is inserted.

Der Rahmen 34 ruht auf einem ringförmigen, metallischen Abstandhalter 38, dessen Öffnung 35 mit der Kathodenscheibe 24 koaxial ausgerichtet ist; die Fläche des Rahmens, auf welcher dieGitterdrähte aufliegen, weist der Kathodenscheibe 24 zu, wodurch der Abstand zwischen Kathode und Gitter bestimmt ist durch die Differenz zwischen derDicke des Abstandhalters 38 und der Höhe der elektronischen Beschichtung auf der geschliffenen Fläche des Kathodenträgers 20. ,Der Abstandhalter 38 ist mit einer ringförmigen Wellung versehen, in welcher ein kanalartiger Metallring 39 festgelegt ist, und zwar beispielsweise mittels eines Ringes 4o aus 1Jit- bzw. Hartlötmaterial, wobei die Innenfläche des Ringes 39 verzinnt ist; zu einem Zweck, der noch erläutert werden wird. Der Abstandhalter 38 ist außerdem mit mehreren nach unten weisenden Stutzen 4i versehen, die in Öffnungen 42 der keramischen Scheibe 2o hineinragen; es ist nur eine dieser Öffnungen in der Zeichnung gezeigt. Die Stutzen 41 haben die Aufgabe, ein Entweichen von Hochfrequenzenergie durch die Öffnungen in dem Gitterrahmen von dem Ausgangsbereich in den Eingangsbereich zu verhindern.The frame 34 rests on an annular, metallic spacer 38, the opening 35 of which is coaxially aligned with the cathode disk 24; the area of the frame on which the grid wires lie faces the cathode disk 24 to, whereby the distance between cathode and grid is determined by the difference between the thickness of the spacer 38 and the height of the electronic coating on the ground surface of the cathode carrier 20., The spacer 38 is with an annular corrugation is provided in which a channel-like metal ring 39 is fixed is, for example by means of a ring 4o made of 1Jit or brazing material, being the inner surface the ring 39 is tinned; for a purpose which will be explained later. The spacer 38 is also with several after provided below pointing stub 4i, which in openings 42 of the ceramic disc 2o protrude; only one of these openings is shown in the drawing. The pillars 41 have the task of preventing high frequency energy from escaping through the openings in the lattice frame from the exit area to the entrance area.

Auf dem Gitterrahmen 34 ruht eine napfförmige Anodenstütze 43 aus Isoliermaterial, z. B. Keramik, in welcher die Anode 44, zweckmäßig aus nichtrostendem Stahl oder Kupfer, festgelegt ist. Die in Fig. i untenliegende Fläche der Anode und die Randfläche der Stütze 43 werden gemeinsam mittels eines geeigneten Schleifmittels, z. B.. Siliciumkarbid, geschliffen, damit sie im wesentlichen koplanar sind, wodurch, wie ersichtlich, der Abstand zwischen Anode und Gitter festgelegt ist durch die Dicke des Gitterrahmens 34. Die Anode ist mit einer Verlängerung 45 versehen, welche in einer Ausnehmung in dem geschlitzten inneren Ende eines Zuführungsleiters 46 passend sitzt. Der Leiter 46 ist innen verzinnt. wie bei 52 angegeben ist. Der Leiter 46 ist in einem Isolierteil 47, der aus Keramik oder Glas ibestehen kann, entlang der Berührungsfläche 48 gedichtet, und der Teil 47 ist seinerseits längs der Stoßflächen 49 gegenüber einem zylindrischen Zuführungsleiter 5o abgedichtet, der koaxial zu dem Leiter 46 liegt und mit der Glas- oder Keramikscheibe 14 entlang der Flächen 5i dicht verbunden ist.A cup-shaped anode support 43 rests on the lattice frame 34 Insulating material, e.g. B. ceramic, in which the anode 44, suitably made of stainless Steel or copper. The surface of the anode lying at the bottom in FIG and the edge surface of the support 43 are together by means of a suitable abrasive, z. Silicon carbide, ground so that they are essentially coplanar, whereby, As can be seen, the distance between the anode and the grid is determined by the Thickness of the grid frame 34. The anode is provided with an extension 45 which in a recess in the slotted inner end of a feed conductor 46 fits properly. The conductor 46 is tin-plated on the inside. as indicated at 52. The head 46 is in an insulating part 47, which can be made of ceramic or glass, along the contact surface 48 is sealed, and the part 47 is in turn along the abutment surfaces 49 sealed against a cylindrical feed conductor 5o, which is coaxial to the conductor 46 lies and with the glass or ceramic disk 14 along the surfaces 5i is tightly connected.

Die 1,#athode, die Anode und das Gitter bilden eine zusammenhängende Einheit, zu der auch ein Körper 53 aus Isoliermaterial, z. B. Keramik, gehört; die Teile werden in gestapelter, koaxialer Anordnung mittels mehrerer, z. B. drei keramischer Bolzen 54, zusammen verspannt, die an ihren Enden aufgeschmolzene Glaskugeln 55 tragen und durch die einzelnen Teile hindurchgreifen. Die Glaskugeln an einem Ende der Einheit liegen auf der Anodenstütze 43 auf; die am anderen Ende vorgesehenen Glaskörper 55 sind in die Stutzen 56 des Stützringes 57 eingeschmolzen. Wie Fig. 5 deutlich veranschaulicht, liegt der Stützring an einer tellerförmigen Metallfeder 58 an, die sich ihrerseits gegen den Körper 53 legt.The 1, # athode, the anode and the grid form a coherent one Unit to which a body 53 made of insulating material, e.g. B. Ceramic, belongs; the Parts are stacked in a coaxial arrangement by means of several, e.g. B. three ceramic Bolts 54, clamped together, the glass spheres 55 melted at their ends wear and reach through the individual parts. The glass balls at one end the unit rest on the anode support 43; those provided at the other end Glass bodies 55 are fused into the connecting pieces 56 of the support ring 57. As Fig. 5 clearly illustrates, the support ring rests on a plate-shaped metal spring 58, which in turn lies against the body 53.

Bei der Fertigung des Gerätes werden der Zylinder 13, die Leiter 46 und 50 und die Glas- oder Keramikscheiben 14 und 47 als zusammenhängender Konstruktionsteil hergestellt. Die zusammenhängende, weiter oben erläuterte Elektrodenzusammenstellung einschließlich des Zylinders 16 mit Beschichtung 18 und Belag i9 wird in den Zylinder 13 so eingesetzt, daß der Leiter 5o in den kanalförmigen Ring 39 eingreift und die Anodenverlängerung 45 in den Leiter 46 eingeführt wird. Durch geeignete Erhitzung wird der Leiter 5o im Kanalring 39, dessen Innenfläche, wie bereits gesagt, verzinnt ist, festgelötet; in entsprechender Weise wird die Anodenverlängerung 45 mit dem Leiter 46 durch Lötung verbunden. Eine dritte Konstruktionseinheit, die aus dem Sockel io, dem Wärinereflektorschirm 31 und der Heizwicklung 29 besteht, wird danach in den Zvlinder 13 eingebaut, wonach der am Zylinder 13 vorgesehene Flansch mit dem Sockel io durch Lötung oder Schweißung verbunden wird.During the manufacture of the device, the cylinder 13, the conductors 46 and 50 and the glass or ceramic disks 14 and 47 are produced as a coherent structural part. The connected electrode assembly, explained above, including the cylinder 16 with coating 18 and covering 19, is inserted into the cylinder 13 in such a way that the conductor 5o engages in the channel-shaped ring 39 and the anode extension 45 is inserted into the conductor 46. By suitable heating, the conductor 5o is firmly soldered in the channel ring 39, the inner surface of which, as already stated, is tin-plated; in a corresponding manner, the anode extension 45 is connected to the conductor 46 by soldering. A third structural unit consisting of the base io, the heat reflector screen 31 and the heating coil 29 is then installed in the cylinder 13, after which the flange provided on the cylinder 13 is connected to the base io by soldering or welding.

Das Gehäuse läßt sich mittels eines vom Sockel io ausgehenden Absaugrohres 59 evakuieren. Ein von einem Draht 6o, der zwischen zwei Zuführungsleitern ii eingeschaltet ist, gehaltenes Gitter ist ,°orgesehen und kann während der Evakuierung der Vorrichtung ibetätigt werden. Um die Entgasung der inneren Teile der Elektrodeneinheit zu ermöglichen, sind radial verlaufende Rillen 70, 74 und 75 in dem Kathodenträger 20, dem Anodenträger 43 und in dem Sockelisolator 53 vorgesehen; außerdem weisen die Scheibe 21 und der Anodenträger 43 Öffnungen 71 bzw. 72 auf. Schließlich sind Offnungen 73 in dein Gitterleiter 5o vorgesehen.The housing can be evacuated by means of a suction pipe 59 extending from the base. A grid held by a wire 6o, which is connected between two supply conductors ii, is seen and can be actuated during the evacuation of the device. In order to enable the inner parts of the electrode unit to be degassed, radially extending grooves 70, 74 and 75 are provided in the cathode carrier 20, the anode carrier 43 and in the base insulator 53; In addition, the disk 21 and the anode support 43 have openings 71 and 72, respectively. Finally, openings 73 are provided in the grid conductor 5o.

In elektrischer Hinsicht bilden die Anode und das Gitter parallele, ebene Elektrodenflächen an den Enden der koaxialen Leitung, die aus den Leitern 46 und 5o besteht. Die wirksame Kathodenfläche verläuft parallel zu der Anode und zum Gitter und ist leitend mit dein Zylinder 16 verbunden, der seinerseits an einen der "Zuführungsleiter i i angeschlossen ist, und zwar unter Vermittlung eines Verbindungsdrahtes 61. Für Wechselstrom ist die Kathode an den "Zylinder 13 angeschlossen, welche koaxial zu den Leitern 46 und 5o liegt; der Anschluß erfolgt über den Kondensator, der von den Zylindern 13 und 6o und der dielektrischen Schicht i8 gebildet wird. Auf diese Weise entstehen koaxiale Eingangs- und Ausgangssysteme, die in parallelen und ebenen Elektrodenflächen endigen. Aus der Konstruktion und der Zueinanderordnung der Elektroden ist nach der gegebenen Erläuterung verständlich, daß die wirksamen Elektrodenflächen außero'r'dentlich genau parallel zueinander und eben verlaufen und daß sie in dieser Lage während des Betriebes der Vorrichtung gehalten werden. Außerdem bestehen außergewöhnlich kleine Elektrodenabstände, die für den Abstand zwischen Kathode und Gitter in der Größenordnung von o,oi bis o,o2 mm und für den Abstand zwischen Gitter und Anode in der Größenordnung von o,13 bis 0,26 mm betragen, wodurch. die Elektronendurchgangszeiten auf ein Minimum verkürzt werden und hohe Überleitfähigkeit, günstiges Störverhältnis und große Bandbreite erzielt werden.In electrical terms, the anode and the grid form parallel, flat electrode surfaces at the ends of the coaxial lead made up of conductors 46 and 50. The effective cathode surface runs parallel to the anode and the grid and is conductively connected to the cylinder 16, which in turn is connected to one of the "supply conductors ii" through the intermediary of a connecting wire 61. The cathode is connected to the "cylinder 13" for alternating current which is coaxial with conductors 46 and 5o; the connection is made via the capacitor, which is formed by the cylinders 13 and 6o and the dielectric layer i8. In this way, coaxial input and output systems are created that end in parallel and flat electrode surfaces. From the construction and the arrangement of the electrodes, according to the explanation given, it is understandable that the effective electrode surfaces are exceptionally exactly parallel to one another and are flat and that they are held in this position during operation of the device. In addition, there are exceptionally small electrode spacings, which for the distance between cathode and grid in the order of magnitude of 0.1 to 0.02 mm and for the distance between grid and anode in the order of 0.13 to 0.26 mm, whereby. electron transit times can be reduced to a minimum and high conductivity, a favorable interference ratio and a large bandwidth can be achieved.

Wie bereits angegeben wurde, ist die Koppelung zwischen dem Elektronenstrom und dem äußeren Kreis von erhöhter Bedeutung für die Vervollkommnung des Gerätes. Bei dem dargestellten Gerät sind die Parameter der Elemente, die diese Koppelung :bilden, in solche Wechselbeziehungen gebracht, daß .eine optimale Leistungsfähigkeit über den Arbeitsbereich geschaffen ist, insbesondere bei Frequenzen im Bereich der Mikrowellen. Es sei bemerkt, daß wegen der koaxialen Anordnung des Zylinders 13 und der Leiter 46 und 5o, der parallelen Zueinanderordnung der Elektrodenflächen und der Form und Anpassung der Verbindungen zwischen den Elektroden und den Leitern ein geometrisch sanfter Übergang zwischen den Zwischenelektrodenräumen und einer äußeren doppelkoaxialen Leitung erzielt ist, die an die koaxialen Leiter 13, 16 und 5o angeschlossen ist. Da außerdem der Durchmesser des Leiters 46, der der Anode zugeordnet ist, klein ist zum Verhältnis des Leiters ;o der zum Gitter gehört, ist der Wellenwiderstand des Gitteranodenbereiches sehr hoch. Außerdem sind wegen der Form und im wesentlichen Gleichheit des Durchmessers der Elektroden und ihrer Träger die Störkapazitäten extrem klein.. Dazu kommt, daß die Teile 14 und 47 im wesentlichen an Schwingungsbäuchen.in dem Kathoden-Gitter- und Gitter-Anoden-System angeordnet werden können, wodurch Verluste und entgegengerichtete Übertragungseffekte in bestimmten festliegenden Wellenbereichen auf ein Minimum zurückgeführt werden.As already stated, the coupling between the electron flow and the outer circle is of increased importance for the perfection of the device. In the device shown, the parameters of the elements that form this coupling are interrelated in such a way that optimum performance is created over the working range, especially at frequencies in the microwave range. It should be noted that because of the coaxial arrangement of the cylinder 13 and the conductors 46 and 50, the parallel arrangement of the electrode surfaces and the shape and adaptation of the connections between the electrodes and the conductors, a geometrically smooth transition between the interelectrode spaces and an outer double-coaxial line is achieved which is connected to the coaxial conductors 13, 16 and 5o. In addition, since the diameter of the conductor 46 associated with the anode is small to the ratio of the conductor 46 associated with the grid, the characteristic impedance of the grid anode area is very high. In addition, because of the shape and essentially the same diameter of the electrodes and their supports, the interference capacitances are extremely small. In addition, the parts 14 and 47 are arranged essentially at Schwingungsbäuchen.in the cathode-grid and grid-anode system can, whereby losses and opposite transmission effects in certain fixed wave ranges are reduced to a minimum.

Eine andere Anodenanordnung, die sich für die Verwendung bei einem Gerät nach Fig. i eignet, ist in Fig.7 veranschauljcht und besteht aus einem keramischen Trage; 62, in welchem eine Scheibe63, z. 13. durch Eingießen, eingebettet ist. Die Scheibe trägt einen Stutzen 6:;, an welchem eine Anodenscheil)e 65, die beispielsweise aus Zirkon besteht, befestigt ist. Die Flächen 66 und 67 der Anodenscheibe 65 und des Trägers 62 sind geschliffen, um dieselben genau koplanar zu machen.Another anode arrangement that can be used with a Device according to Fig. I is suitable, is illustrated in Fig.7 and consists of a ceramic Sluggish; 62 in which a disk 63, e.g. 13. by pouring, is embedded. the Disk carries a connecting piece 6:; on which an anode wedge) e 65, for example consists of zirconium, is attached. The surfaces 66 and 67 of the anode disk 65 and of the carrier 62 are ground to make them exactly coplanar.

Obwohl eine besondere Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, so ist es doch verständlich, daß dies nur zur Erläuterung geschah und daß verschiedene Abweichungen vorgenommen werden können, ohne daß von dem Wesen und dem Geist der Erfindung abgewichen wird.Although a particular embodiment of the invention is shown and it is understandable that this was only done for illustrative purposes and that various deviations can be made without detracting from the essence and deviating from the spirit of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electron discharge device, characterized by a first support member with a flat seat surface, a cathode which rests on the support member and whose surface is coplanar with the support member surface, a second support member with a flat seat surface, an anode which rests on the second support member and whose surface is coplanar with the support member surface is coplanar, a planar grid and means for separating cathode surfaces, anode surface and grid in parallel mutual alignment, the separating means consisting of spacers which lie between the grid and the seat surfaces of the two support members.

2. Apparatus according to claim i, characterized characterized in that the separating means consist of a flat frame that supports the grid carries and rests against the seat surface of the second support member.

3. Device according to Claim 2, characterized in that the separating means also have a flat spacer have, which is between a surface of the frame and the seat surface of the first support member lies.

4. Device according to one of claims i to 3, characterized in that that the anode, the grid and the cathode assembled into units and in the Housing are held in place by means of insulating rivets, which are held by the support members reach through to connect the individual parts.

5. Device according to claim 4, characterized in that a disc spring between one end the connecting rivet and the insulating washer opposite this end are switched on and a support member attached to the end of the rivet puts the spring under tension holds.

6. Device according to one of claims i to 5, characterized in that the first, the cathode supporting support member is made of insulating material and a Has opening, with a metal disk in the insulating piece across the opening is embedded and receives a metallic stamp that has a Carries cathode disk and is surrounded by a heating coil.

7. Device according to one of claims i to 6, characterized in that the housing is cylindrical Has inner wall and the cathode structure as a unit on a cylindrical member sits, which slidably fits into the cylindrical housing wall. B.

Device according to Claim 7, characterized in that the cylindrical member carrying the cathode has a coating of dielectric material on its outer surface which is the Opposite cylinder wall of the housing and with the cylinder wall and the cylindrical Member forms a capacitor.

9. Device according to one of claims i to 8, characterized in that the housing has an end portion through which a Feed conductor, which has a recess at its inner end, and a cylindrical one Feed conductors surrounding the first conductor are passed through, wherein a conductive pin extending from the anode into the recess of the central conductor engages and a member connected to the grid by means of an annular member engages the inner end of the cylindrical feed conductor. ok Device according to Claim 9, characterized in that the supply conductor for the cathode is coaxial is arranged to the cylindrical feed conductor of the grid.