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Elektrischer Hohlraumresonator Die Erfindung betrifft einen elektrischen
Hohlraumresonator von vorausbestimmter Frequenz mit Durchtrittsöffnungen von länglichem
Querschnitt für die Elektronen, die als bandförmiges Elektronenbündel oder als Bündel
mit länglicher Querschnittsform hindurchtreten.
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Bei solchen Hohlraumresonatoren mit Durchtrittsöffnungen von länglichem
Querschnitt ist es notwendig, an den Stirnseiten der Öffnungen die Öffnungen zu
schließen durch Abschlußteile, um das Entweichen von Energie aus den sonst offenen
Enden zu verhindern.
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Es ist bekannt, Abschlußteile vorzusehen, welche halbkreisförmig verlaufen
und im Querschnitt unverändert bleiben gegenüber dem Querschnitt der zwischen den
Abschlußteilen liegenden Teile des Resonators. Diese bekannte Ausführung hat aber
den Nachteil, daß das bei Erregung des Resonators vorhandene Wechselpotential entlang
der Längskanten der Durchtrittsöffnungen zu unterschiedlich ist.
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Die Erfindung bringt eine erhebliche Verbesserung dadurch, daß die
Abschlußteile des Resonators, für sich zusammen betrachtet, infolge vergrößerter
Querschnittsfläche eine Resonanzfrequenz haben, welche gleich oder angenähert gleich
der vorausbestimmten Frequenz des Resonators ist, so daß bei Erregung des Resonators
vorhandene Wechselpotential entlang der Längskanten der Durchtrittsöffnungen sich
einem konstanten Wert mehr nähert, als es bei unveränderten Abschlußteilen der Fall
wäre. Die Abschlußteile sind also so ausgebildet, daß das an den Enden der Durchtrittsöffnungen
erzeugte elektromagnetische Feld im wesentlichen bzw. angenähert dem Feld entspricht,
welches an den Enden vorhanden sein
würde, wenn der Resonator unendlich
lang wäre. Beispielsweise können die Enden des Resonators mit halbkreisförmigen
Abschlußteilen versehen sein, wobei jeder dieser halbkreisförmigen Abschlußteile
eine Hälfte eines toroidförmigen Resonators darstellt, welcher die gleiche Resonanzfrequenz
besitzt wie der Hauptresonatorteil. Es können jedoch auch andere Ausführungsformen
für die Abschlußteile gewählt werden. Beispielsweise können die Enden Teile eines
rechteckigen Resonators sein.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. i ist eine Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung; Fig.
2 zeigt eine Ansicht im Querschnitt nach der Linie 2-2 von Fig. i, in Pfeilrichtung
gesehen; Fig. 3 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt nach der Linie 3-3 von Fig. i
; Fig.4 zeigt eine Ansicht einer anderen Ausführungsform des Resonators; Fig. 5
zeigt eine Ansicht im Querschnitt nach der Linie 5-5 von Fig. 4; Fig. 6 zeigt eine
Ansicht im Längsschnitt nach der Linie 6-6 von Fig. 4; Fig. 7 und 8 zeigen Einzelheiten.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. i bis 3 sind die Wände des Hohlraumresonatorteils
io mit inneren Längskanten i i versehen, welche einen länglichen Spalt zwischen
sich lassen. Die gegenüberliegenden Längskanten i i jeder der genannten Öffnungen
sind durch Gitterdrähte 12 miteinander verbunden, zwischen denen Elektronenbündel
von länglichem Querschnitt hindurchtreten. Um die Amplitude der Wechselspannung
entlang der Längskanten i i der Durchtrittsöffnungen einem konstanten Wert mehr
anzunähern, sind die Enden des Resonatorteils io durch Abschlußteile 13, 14 abgeschlossen,
welche so beschaffen sind, daß sie im Betrieb an den genannten Enden ein elektromagnetisches
Feld erzeugen, welches möglichst weitgehend dem Feld gleicht, das in dem Bereich
der Enden bestehen würde, wenn sich der Resonator nach beiden Richtungen mit gleichem
Querschnitt unendlich weit erstrecken würde. Zu diesem Zweck sind die Abschlußteile
so gewählt, daß sie, wenn sie zusammengesetzt würden, einen Resonator ergeben, welcher
die gleiche oder angenähert die gleiche Resonanzfrequenz besitzt wie der Resonatorteil
io. Diese Frequenz kann als die Frequenz einer Wellenführung mit dem gleichen Querschnitt
wie der Resonator parallel zu Linie 2-2 betrachtet werden, wenn sie so erregt wird,
daß der elektrische Vektor in der Ebene des genannten Querschnitts und rechtwinklig
zu den genannten Öffnungen i i und der magnetische Vektor parallel zur Längsrichtung
der Öffnungen liegt.
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Um das beste Ergebnis zu erhalten, werden die genannten Abschlußteile
so geformt, daß zusätzlich zur Resonanz bei der abgestimmten Frequenz das elektromagnetische
Feld, welches die Abschlußteile im Betrieb an den Enden des Resonators io aufbauen,
so weitgehend wie möglich dem Feld entspricht, welches an den Enden vorhanden sein
würde, wenn der Resonator unendlich lang wäre.
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Wie aus Fig. i bis 3 ersichtlich, sind die Enden der länglichen Öffnungen
durch die halbkreisförmigen Enden 15, 16 begrenzt, so daß die Teile 13, 14 je eine
Hälfte eines toroidförmigen Resonators mit einem zentralen kreisförmigen Spalt darstellen.
Da die Abschlußteile 13, 14 im wesentlichen bzw. angenähert die gleiche Resonanzfrequenz
aufweisen wie der Resonatorteil io, werden erfindungsgemäß die Abschlußteile eine
größere Querschnittsfläche erhalten als der Resonatorteil io. Bei der Ausführungsform
gemäß Fig. i bis 3 ist die Breite der Abschlußteile 13, 14 größer als die Breite
des Resonatorteils io. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 bis 6 ist die Höhe der
Abschlußteile 13, 1.4 größer als die Höhe des Resonatorteils io. Es ist aber auch
möglich, sowohl die Breite als auch die Höhe der Abschlußteile größer auszuführen.
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Es kann wünschenswert sein, jede plötzliche Formänderung des Resonators
an der Stelle, an der sich die Abschlußteile 13, 14 an den Resonator io anschließen,
zu vermeiden, und um solche plötzlichen Formänderungen zu vermeiden, können die
Begrenzungswände 17 der Teile 13, 14 an der Verbindungsstelle zwischen den Abschlußteilen
und dem Resonatorteil io, wie in Fig.7 und 8 dargestellt, geneigt sein.
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Beispielsweise kann ein Resonator gemäß Fig. i bis 3, welcher für
Betrieb bei loooo'\THz berechnet ist, eine Breite von 13 mm, einen Abstand zwischen
den Gittern von 2 mm und eine Höhe von 4,8 mm aufweisen. Die Breite der Öffnungen
im Resonator kann 6 mm und der Durchmesser der Abschlußteile 13, 14 kann 18 mm betragen.
Die Länge des Resonators kann beliebig groß sein.