DE824082C - Elektronenrohrvorrichtung - Google Patents

Description

(WlGBL S. 17S)

AUSGEGEBEN AM 10. DEZEMBER 1951

Es ist bereits bekannt, daß man in einer Elektronenröhre, die eine aus einer Kathode und einer Beschleunigungsanode bestehende Elektronenquelle aufweist und die in einem Magnetfeld angeordnet ist, außerhalb der Elektronenquelle einen trochoidenförmigen Elektronenstrahl erhalten kann, d. h. einen Strahl, in dem jedes Elektron außer einer vom Magnetfeld verursachten kreisförmigen Bewegung auch eine translatorische Bewegung hat. Dieser Strahl kann mit verschiedenen Mitteln gesteuert werden, so daß er dazu gebracht werden kann, einem gewünschten Weg durch die Röhre zu einer außerhalb der Elektronenquelle in der Röhre liegenden Elektrode zu folgen. Eine solche Röhre wird Trochotron genannt. Es ist weiter bekannt, in magnetronähnlichen Röhren mit einem Anodensystem, bestehend aus einer geraden Anzahl von Elektroden, die um die Kathode herum in verschiedenen Richtungen angeordnet sind, von der Kathode gesehen in einer zu dem Magnetfeld senkrechten Ebene (insbesondere die sogenannte Habann- ao röhre), jede zweite Elektrode des Systems miteinander zusammenzuschalten, so daß zwei Gruppen von zusammengeschalteten Elektroden vorhanden sind. Beim Betrieb einer solchen Röhre mit verschiedenen Spannungen in den beiden Elektrodengruppen werden solche Strombahnen im Gebiet zwischen der Kathode und den Elektroden des Anodensystems erhalten, daß der Kathodenstrom im großen ganzen zu denjenigen Elektroden geht, die die niedrigste Spannung besitzen. Eine Erläuterung über die Verhältnisse beim Betrieb einer solchen Röhre wird beispielsweise von F. W. Gundlachin einem Artikel der Zeitschrift »Elektrische Nachrichtentechnik« 1938, S. 183, gegeben.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Eiektronenrohrvorrichtung, bei welcher Röhren mit im großen ganzen demselben Aufbau wie eine Habann-

röhre oder ähnliche Magnetronkonstruktionen zur Anwendung kommen können und die hinsichtlich der Steuerungen der Elektronenbahn gewissermaßen an die Steuerungsweise des Trochotrons erinnert, 5 obschon die in diesem vorkommende Art der Elektronenquelle, wie oben erwähnt aus einer Kathode und einer speziellen Beschleunigungsanode bestehend, hier nicht vorkommt, sondern durch ein Zusammenwirken zwischen der Kathode und einer Anzahl der übrigen »ο um diese herum angeordneten Elektroden in unten näher beschriebener Weise ersetzt ist. Die Erfindung umfaßt weiter Röhrenkonstruktionen, die besonders geeignet sind, in einer ähnlichen Elektronenvorrichtung ausgenutzt zu werden.

»5 Zum Unterschied von bereits bekannten Schaltungsanordnungen für die obengenannten Röhren, bei welchen der Entladungsraum von einem Magnetfeld durchdrungen ist und der wenigstens eine Kathode und eine Mehrzahl von in verschiedenen Richtungen ao von dieser aus angeordneten Elektroden enthält, gesehen in einer Ebene, die senkrecht zu dem Magnetfeld verläuft, welche normal an eine Anodenspannung angeschlossen sind, ist die vorliegende Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelnen der um »5 die Kathode herum angeordneten Elektroden der Röhre eine von den übrigen Elektroden abweichende Spannung beigebracht werden kann.

Die Erfindung umfaßt auch Röhrenkonstruktionen, die von den bisher bekannten abweichen und die für Schaltungsanordnungen der genannten Art besonders geeignet sind.

Die Anordnung soll an Hand der Abbildungen näher beschrieben werden, von denen

Fig. ι einen Querschnitt durch eine Röhre in einer senkrecht zu dem angelegten Magnetfeld verlaufenden Ebene zeigt, wobei die Elektroden in Kreisen angeordnet sind, welche dem Erfindungsgedanken entsprechen ;

Fig. 2 zeigt einen in derselben Weise gelegten Schnitt durch eine Röhre, die für eine Schaltung der erwähnten Art besonders geeignet ist, in der besondere Elektroden zwischen den Elektroden angeordnet sind, die gemäß der Erfindung dazu dienen, an eine gemeinsame Spannung angeschlossen zu werden, außer wenn einer oder einigen von ihnen individuell eine von den übrigen abweichende Spannung gegeben wird.

In Fig. ι ist eine Röhre dargestellt, von der eine Kathode K und eine Anzahl kreisförmig um diese herum angeordneter Elektroden ι bis 9 in einer Hülle 10 gezeigt sind. Die Röhre wird von einem zur Ebene des Papiers senkrechten Magnetfeld durchdrungen, das durch B symbolisiert ist. Sämtliche Elektroden sind über geeignet dimensionierte Widerstände an den positiven Pol einer Anodenbatterie E_a angeschlossen. Der negative Pol dieser Batterie ist mit der Kathode K verbunden, die zweckmäßigerweise gleich vielen Magnetronen einen im Verhältnis zu dem Radius des Kreises, in dem die Elektroden 1 bis 9 angeordnet sind, ziemlich großen Radius hat. Bei geeigneter Wahl der Anodenspannung E_a und geeigneter Wahl des Magnetfeldes B wird ein rings um die Kathode kreisender Elektronenschwarm erhalten, der eine Raumladung gibt, die eine weitere Elektronenemission aus dem Kathodengebiet verhindert. Nur ein eventuell sehr niedriger und auf sämtliche Elektroden gleich verteilter Strom wird in den äußeren Kreisen fließen.

Gemäß der Erfindung kann man nun einen Strom zu irgend einer der Elektroden 1 bis 9 durch Schaltungsvorgänge erhalten, die an der Elektrode, zu der der Strom gewünscht wird, oder an benachbarten Elektroden vorgenommen werden.

Einige verschiedene Ausführungsformen anwendbarer Schaltungen sind in Fig. 1 gezeigt. So sind z. B. die Elektroden 4 und 5 über Schaltungsorgane, hier als Schalter K_t bzw. K_h gezeigt, an eine niedrigere Spannung £₅ als die Elektrodenspannung E_a über Arbeitsimpedanzen R₁₁ bzw. R_1:> anschließbar. Bei geeigneter Wahl der Spannung £- und der in den Kreisen enthaltenen Impedanzen kann nun ein Elektronenstrom zu einer Elektrode oder zu einer benachbarten Elektrode durch Schließung des zur Elektrode gehörenden Kontakts gesteuert werden, und zwar gemäß den bekannten Gesetzen, die auch beispielsweise dem Trochotron zugrunde liegen. Wird beispielsweise der Kontakt K_h geschlossen, so erhält man bei einer gewissen Spannung E₅ eine solche Änderung des elektrischen Feldes zwischen der Kathode und den Elektroden 1 bis 9 im Gebiet um die Elektrode 5 herum, daß die Elektronen von der Kathode im Gebiet um die Elektrode 5 herum in solcher Weise ausbiegen, daß sie diese Elektrode treffen. Der S*trom durch die Elektrode 5 kann danach in dem Arbeitswiderstand A₁₅ oder eventuell im Widerstand i?₅ ausgenutzt werden. Ist das Potential £₅ niedriger als das Potential, das in dem erwähnten Beispiel vorausgesetzt ist, so kann die Feldverteilung um die Elektrode 5 herum eine solche werden, daß der Elektronenstrom, anstatt die Elektrode 5 zu treffen, gegen Elektrode 4 gezwungen wird und der Elektronenstrom wird für irgendeinen Zweck im Widerstand /?₄ ausgenutzt.

Das, was in Verbindung mit der Abbildung hinsichtlich der Steuerung des Strahles gesagt ist, bildet natürlicherweise nur denkbare Möglichkeiten, da es aus verschiedenen Gründen nicht zweckmäßig sein kann, die Steuerung in der oben angegebenen Weise durchzuführen, beispielsweise in bezug auf die Ströme, die durch die Widerstände R- und /?_lä infolge des über ihnen vorhandenen Teiles der Batteriespannung erhalten werden.

Ein anderes Beispiel für die Einschaltung der Elektroden wird an der Elektrode 7 gegeben, die über den Kontakt K₇ an das Kathodenpotential anschließbar ist. Wenn dies geschieht, wie es durch die gestrichelte Lage des Kontaktes angedeutet ist, kann die Feldverteilung der Röhre so werden, daß die Elektronenbahnen gegen die Elektrode 6 geleitet werden, so daß der dabei entstehende Strom i_n im Widerstand i?_e ausgenutzt werden kann. Es kommt darauf an, daß zu Beginn einige Elektronen unter allen Umständen die Elektrode 6 im höheren Grade als die übrigen Elektroden berühren, was einen Spannungsabfall in dem Widerstand Ä^e verursacht, der bei geeigneter Dimensionierung desselben der Elektrode 6 ein solches Potential gibt, daß ein gewünschter Teil des Kathodenstromes diese Elektrode trifft. Bei einer solchen Dimensionierung der Wider-

stände R₁ bis R₁₁, daß der Spannungsabfall in diesen, wenn die entsprechende Elektrode von dem Elektronenstrahl getroffen wird, so groß wird, daß der Elektronenstrahl an die vorhergehende Elektrode verlagert wird, kann ein cyclischer, selbsttätig arbeitender Schaltungsvorgang erhalten werden. Ein solcher braucht nur durch Schließen des Kontaktes K₁ in Tätigkeit gesetzt zu werden, so daß ein Strom zur Elektrode 6 erhalten wird. Dieser kann dann in R_n ίο einen solchen Spannungsabfall erzeugen, daß der Strom an die Elektrode 5 usw. bei den übrigen Elektroden verlagert wird, wodurch der Kathodenstrahl in der Röhre rotieren wird. Die Klemmen A₁, A₂ usw. bis A₁₁ können an Arbeitskreise angeschlossen werden, in welchen der Kathodenstrom ausgenutzt wird.

Es ist auch möglich, gleichzeitig Teile des Kathodenstromes in mehreren verschiedenen Kreisen der Röhre auszunutzen. Wenn beispielsweise die Elektrode 5 und die Elektrode 9 gleichzeitig an das Kathodenpotential angeschlossen werden, wird ein Teil des Kathodenstromes an die Elektrode 4 und ein Teil an die Elektrode 8 gehen. Wenn die Elektroden 3, 6 und 9 an das Nullpotential angeschlossen werden, wird ein Strom zu den Elektroden 2, 5 und 8 erhalten, und bei Röhren mit mehr Elektroden, als in der Abbildung gezeigt sind, kann eine weitere Aufteilung des Kathodenstromes erreicht werden. Die obigen, als Widerstände erwähnten Schaltelemente können selbstverständlich aus anderen Impedanzen als rein Ohmschen bestehen.

In Eig. 2 wird eine ähnliche Röhre gezeigt, bei der jedoch zwischen den gewöhnlich an dasselbe Potential angeschlossenen Elektroden besondere Arbeitselektroden oder Kontaktelektroden liegen. Weiterhin ist die Röhre mit einem Gitter G zur Steuerung der Intensität des Kathodenstromes versehen. Dieses Gitter kann aus einer einzigen elektrisch leitenden zusammenhängenden Einheit bestehen oder in Abschnitte aufgeteilt sein, beispielsweise in eine Anzahl entsprechend der Anzahl der übrigen um die Kathode herum angeordneten Elektroden, so daß eine individuelle Steuerung der in den verschiedenen Abschnitten der Röhre auftretenden Elektronenströme erhalten wird. In der in der Abbildung gezeigten Röhre sind die Elektroden S₁ bis S₁₂ in einer Weise angeordnet, die der Anordnung der Elektroden 1 bis 9 in Fig. ι entspricht, und sie dienen dazu, gewöhnlich direkt oder über Widerstände R₁ bis R₁₂ an den positiven Pol einer Spannungsquelle E_a angeschlossen zu werden, deren negativer Pol mit der Kathode verbunden ist. Diese Elektroden, die ebenso wie die Elektroden 1 bis 9 in Fig. 1 sowohl als Beschleunigungsanoden, Steuerelektroden und elektronen treibende Mittel oder als stromaufnehmende Elektroden arbeiten können, können zweckmäßigerweise in der Form ausgeführt sein, die in der Abbildung gezeigt wird, d. h. sie sind mit im wesentlichen radial von der Kathode aus gerichteten Seitenteilen 20 versehen. Zwischen den Seitenteilen zweier angrenzender Elektroden dieser Art, die in Analogie mit entsprechenden Elektroden, beispielsweise in dem Trochotron, unten Spaten genannt werden, sind weitere Elektroden 21 angeordnet, die aus demselben Grund unten Kontaktelektroden genannt werden. Dadurch, daß man die Röhre in dieser Art ausführt, können die Kreise zur Steuerung der Lage des Kathodenstromes in der Röhre und die Arbeitskreise voneinander getrennt werden.

Wenn die Elektroden S₁, S₂ usw. alle an eine positive Spannung im Verhältnis zu der Kathode angeschlossen sind, wird wie bei der Anordnung gemäß Fig. ι ein hauptsächlich radiales Feld zwischen der Kathode und den übrigen Elektroden gebildet, wobei wenigstens in der Nähe der Kathode annähernd kreisförmig zylindrische Äquipotentialflächen um die Kathode herum erhalten werden. In der Schaltung gemäß Fig. 2 sind die Spaten S₁ bis S₁₂ über die Widerstände R₁ bis R₁₂ an den positiven Pol der Batterie E_a angeschlossen und die zwischenliegenden Kontaktelektroden über Arbeitswiderstände r₁ bis r₁₂ an ein geeignetes Potential, das ein Kathoden- oder anderes Potential sein kann. Die Spaten sind weiter mit Steuerkreisen verbunden, durch welche sie individuell eine von der Spannung der übrigen Spaten abweichende Spannung erhalten können. In der Anordnung gemäß Fig. 2 können sie, jeder für sich, an das Potential der Kathode angeschlossen werden. Das geschieht mit Hilfe von Kontakten K₁ bis K₁₂, von denen nur einige in der Abbildung gezeigt sind. Die Kontakte können natürlicherweise auch aus Wechselkontakten bestehen, so daß nicht die Widerstände R₁ bis R₁₂ belastet werden, und es ist auch möglich, nur die Verbindung von der Stromquelle zu einer Elektrode zu unterbrechen, damit das Potential derselben schnell unter Kathodenpotential fallen soll. Solange alle Spaten an demselben Potential liegen, wird praktisch kein Strom weder zu diesen noch zu den zwischen ihnen angeordneten Kontaktelektroden fließen. Wenn man nun einem Spaten, z. B. S₅, durch ¹Oo Schließung des Kontaktes K₅ ein Kathodenpotential gibt, wird die elektrische Feld verteilung der Röhre sich verändern, so daß die Bahnen der Elektronen in der Nähe des Spatens von der Kathode hinausgebogen werden. Bei einer geeigneten Dimensionie- i°5 rung im übrigen werden die Bahnen gegen die Kontaktelektrode gehen, die vor dem Spaten S₅ liegt, in der Richtung der Elektronenbahn gesehen, und der Elektronenstrom zu dieser Kontaktelektrode kann im Arbeitewiderstand r₅ ausgenutzt werden. Der Strom, der die Elektrode trifft, kann hierbei in seiner Intensität von dem Gitter G gesteuert werden.

In derselben Weise wie vorher kann selbstverständlich auch hier der Kathodenstrom in verschiedenen Teilen ausgenutzt werden, und wenn beispielsweise gleichzeitig den Spaten S₅ und S₁ ein Kathodenpotential gegeben wird, kann ein Teil des Kathodenstromes in dem Arbeitswiderstand Y₁ und ein Teil in dem Arbeitswiderstand r₅ ausgenutet werden. Wenn das Gitter in mehrere Teile geteilt ist, kann eine individuelle Intensitätssteuerung der verschiedenen Teile erhalten werden. Es ist auch möglich, die verschiedenen Teile mehr oder weniger radial von der Kathode aus anzuordnen, so daß eine Steuerung eines gewissen Teiles des Kathodenstromes in einem einzigen Gitterabschnitt erhalten werden kann, wäh-

rend andernfalls sämtliche Gitterteile, die von einem zu einer der Kontaktelektroden fließenden Strom passiert werden, gemeinsam gesteuert werden müssen, was selbstverständlich gewisse Schwierigkeiten bereiten kann. Ein Beispiel eines solchen schief gestellten Gitters ist durch den gestrichelten Teil G₈ in der Abbildung einer der Abschnitte angedeutet. Man kann selbstverständlich auch annehmen, daß dieselbe Gitteranordnung auch in anderen Sektoren der Röhre

ίο vorliegt.

Auch in diesem Falle kann ein selbsttätig rotierender Kathodenstrahl in der Röhre bei einer geeigneten Dimensionierung der Widerstände R₁ bis R₁₂ und Kreise I₁ bis r₁₂ erhalten werden. Wenn z. B. der Strom durch einen Impuls beispielsweise an dem Spaten S₅ gegen die angrenzende Kontaktelektrode gebracht worden ist und in dem Widerstand r. derselben einen genügend großen Spannungsabfall verursacht hat, wird der Strahl gegen den nächsten Spaten S₄ gezwungen, der dann einen Teil des Elektronenstromes aufnimmt, der in dem zugehörigen Widerstand R_t seinerseits einen solchen Spannungsabfall erzeugt, daß der Strahl zu der Kontaktelektrode an der anderen Seite des Spatens S₄ hinübergebracht wird, wonach der Vorgang in derselben Weise für die folgenden Elektroden wiederholt wird. Die Geschwindigkeit, mit der ein Strahl in dieser Weise in der Röhre rotiert und Stromimpulse in den verschiedenen Kontaktelektroden bzw. Spaten verursacht, beruht wie gewöhnlich darauf, wie schnell die Spannungsänderung in den verschiedenen Elektroden stattfindet, d. h. sie ist von den Zeitkonstanten der betreffenden Kreise abhängig.

Im übrigen können die Schaltungsvorgänge, die von dem Kathodenstrahl erfüllt werden, in derselben Weise wie beispielsweise für Trochotronen, je nach den verschiedenen Weisen variiert werden, mit welchen sie gesteuert werden, weshalb eine nähere Erörterung hiervon in diesem Zusammenhang nicht notwendig ist. Die Anordnung gemäß der Erfindung ist folglich in keiner Weise auf die einfachen Ausführungsformen beschränkt, die in Verbindung mit den Abbildungen erwähnt worden sind.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Elektronenrohrvorrichtung mit einer Elektronenröhre, deren Entladungsraum von einem Magnetfeld durchdrungen ist und in der eine Kathode zentral zwischen einer Mehrzahl von in verschiedenen Richtungen von der Kathode aus und um sie herum liegenden Elektroden angeordnet ist, gesehen in einer zum Magnetfeld senkrechten Ebene, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelnen der letztgenannten Elektroden eine von den übrigen Elektroden abweichende Spannung beigebracht wird.
2. 2. Elektronenrohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Elektroden an die Spannungsquelle über Impedanzen angeschlossen sind.
3. 3. Elektronenrohrvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den genannten Elektroden weitere Elektroden an Impedanzen angeschlossen sind.
4. 4. Elektronenrohrvorrichtung nach Anspruch 1 und 2 mit einer Mehrzahl von in verschiedenen Richtungen von der Kathode aus angeordneten Elektroden oder Spaten, gekennzeichnet durch weitere Elektroden, Kontaktelektroden, die, von der Kathode gesehen, zwischen diesen Elektroden in einem weiteren Abstand von der Kathode als dem der Kathode nächstliegenden Teil der Spaten angeordnet sind.
5. 5. Elektronenrohrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaten mit Seitenflächen ausgestattet sind, deren Abstand von der Kathode gegen die Kanten der Elektroden zunimmt, und daß die Kontaktelektroden zwischen solchen Kanten der benachbarten Spaten angeordnet sind.
6. 6. Elektronenrohrvorrichtung nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem um die Kathode herum angeordneten Gitter (Steuergitter) versehen ist.
7. 7. Elektronenrohrvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter in voneinander elektrisch isolierte Abschnitte aufgeteilt ist.
8. 8. Elektronenrohrvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Abschnitte gleich der Anzahl der Spaten bzw. Kontaktelektroden ist.
9. 9. Elektronenrohrvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterabschnitte hauptsächlich radial zwischen der Kathode und einem außerhalb liegenden Spaten angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   2470 11.51