DE852877C

DE852877C - Vorrichtung mit einer elektrischen Entladungsroehre fuer besonders hohe Frequenzen

Info

Publication number: DE852877C
Application number: DEN3849A
Authority: DE
Inventors: Edouard Labin
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1950-05-02
Filing date: 1951-04-29
Publication date: 1952-10-20
Also published as: GB701302A; NL80829C; BE502979A; US2790106A; CH294871A; FR1018955A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer elektrischen Entladungsröhre für besonders hohe Frequenzen, in der ein Elektronenbündel erzeugt wird, wobei die Geschwindigkeit der Elektronen im Bündel durch eine Ultrahochfrequenzschwingung unter Zuhilfenahme eines Modulationselektrodensystems gesteuert wird, worauf die Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen umgewandelt werden unter Zuhilfenahme eines Bremsfeldelektrodensystems, das bewirkt, daß die" Bewegung der geschwindigkeitsmodulierten Elektronen während der Umwandlung der Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen ihre Richtung umkehrt, und wobei zwischen der Kathode und dem Steuerelektrodensystem ein zweites Bremsfeldelektrodensystem angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Röhre für eine solche Vorrichtung.

Bei den bekannten Vorrichtungen der vorstehend angegebenen Art sind die Modulationselektroden a° im allgemeinen streifenförmig, und die Elektronen werden durch ein Magnetfeld gebündelt. Die Elektronen wandern einige Male in einem angenähert parabolischen Feld hin und her, bevor sie vom Elektrodensystem abgefangen werden. Die Zahl »5 dieser Elektronenpendelungen und folglich die Hochfrequenzenergie, die abgegeben werden kann, hängt von dem Maß der Bündelung durch das Magnetfeld und der seitlichen Divergenz infolge der Raumladung im Bündel ab. Um die Nutzwirkung weitestgehend zu steigern und trotzdem durch die Anwendung größerer Bündelströme

größere Energien erzeugen zu können, ist es empfehlenswert, die seitliche Divergenz im Bündel weitestgehend zu verringern. Andererseits aber bringt das Vorhandensein des Magnetfeldes oft unerwünschte Verwicklungen.

Bei einer Vorrichtung mit einer elektrischen Entladungsröhre für besonders hohe Frequenzen, in der ein Elektronenbündel erzeugt wird, wobei die Geschwindigkeit der Elektronen im Bündel ίο durch eine Ultrahochfrequenzschwingung unter Zuhilfenahme eines Modulationselektrodensystems gesteuert wird, worauf die Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen umgewandelt werden unter Zuhilfenahme eines Bremsfeldelektrodensystems, das bewirkt, daß die Bewegung der geschwindigkeitsmodulierten Elektronen während der Umwandlung der Geschwindigkeitsänderungen . in Intensitätsänderungen ihre Richtung umkehrt, und wobei zwischen der Kathode und dem Steuerelektrodensystem ein zweites Bremsfeldelektrodensystem derart angeordnet ist, daß sich die Elektronen in einem parabolischen Felde hin und her bewegen, weisen erfindungsgemäß sämtliche Elektroden Umlaufsymmetrie um dieselbe Achse auf, und sie decken sich wenigstens teilweise mit den Äquipotentialflächen einer Potentialverteilüng, die derart ist, daß auf einer Zylinderfläche das Feld in der Achsenrichtung parabolisch und die radiale Feldstärke gleich Null ist. Die Kathode wird somit ringförmig gestaltet, so daß sich ein hohles zylindrisches Elektronenbündel mit geeignetem Durchmesser ergibt. Vorstehend erwähnte Potentialverteilungen besitzen außerdem mindestens eine zweischalige Äquipotentialoberfläche, und die besten Ergebnisse mit einer Vorrichtung nach der Erfindung werden erzielt, wenn bewirkt wird, daß die Modulationselektroden, die gegebenenfalls einen Schwingungshohlraum von toroidaler Form bestimmen, sich mindestens teilweise mit der zweischaligen Äquipotentialoberflädie decken. Da die Radialfeldstärke an der Stelle des Elektronenbündels gleich Null ist, ist kein Magnetfeld für eine Bündelung erforderlich.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. ι die graphische Darstellung einer definierten Potentialverteilung für eine Vorrichtung nach der Erfindung in einer Meridianfläche dieser Potentialverteilung ist und

Fig. 2 und 3 Elektrodensysteme nach der Erfindung darstellen.

In Fig. ι ist ein Meridianschnitt durch eine Potentialverteilung dargestellt, die der Formel in Zylinderkoordinaten

V = -k IL²-

t— R²— R² log -^)

entspricht. In dieser Formel sind k, L und R drei Konstanten. Durch Differenzierung vorstehenden Ausdrucks nach r ergibt sich, daß für r = R das radiale Feld Null ist, also auf einen Zylinder mit Radius R und Achse Z'-Z in der Figur. Auf diesem Zylinder entspricht die Potentialverteilung der parabolischen Beziehung V — — k (L² — z²), was bedeutet, daß die Feldstärke linear gegenüber dem Potentialmaximum wechselt, was für wiederholtes Hinundherwandern der Elektronen erforderlich ist. In Fig. 1 ist mit den ausgezogenen Linien eine Anzahl von Schnitten durch Äquipotentialoberflächen angegeben. Die zweischalige Potentialoberfläche ist mit dicken Linien angegeben und besteht aus der äußeren Schale M'ω M in Form eines Diabolos und aus der inneren Schale N' ω Ν in Form einer Spindel. Die Doppelpunkte dieser beiden Oberflächen liegen dann auf einem Kreis mit Radius R in einer Ebene senkrecht zur Achse Z'-Z. Der brauchbare Teil des Feldes ist durch den strichpunktierten Kreis mit Radius 5¹ angegeben.

In Fig. 2 ist das Elektrodensystem einer Röhre » dargestellt, deren Elektrodenoberflächen sich weitestgehend an die Äquipotentialflächen der Fig. 1 anschließen. Die ringförmige Kathode ist mit 1 und ein Gitter mit 1'. bezeichnet, zwei Beschleunigungsanoden 2 und 3 richten das Elektronenbündel parallel zur Achse Z'-Z, so daß das Elektronenbündel 4 in Form einer Zylinderfläche gestaltet wird und sich durch die ringförmigen öffnungen 2' und 3' in den Elektroden 2 und 3 hindurchbewegt. Das Elektronenbündel bewegt sich darauf durch den ringförmigen Resonator 5 hindurch, der aus zwei durch die gekrümmte Oberfläche 5"' verbundenen Stutzkegelflächen 5' und 5" besteht. Die Bremselektrode ist mit 6 und die Reflexionselektrode mit 7 bezeichnet. Nahe der Achse ist die Elektrode 8 angeordnet, welche die Elektronen abfängt, die ihre Geschwindigkeit verloren haben. Der Modulationsraum 9 befindet sich zwischen den beiden Rändern des Resonators und hat eine flache Dosenform parallel zu der Symmetrieebene π.

Die Wände 5' und 5" schließen sich hinsichtlich ihrer Form möglichst an den äußeren Teil der zweischaligen Oberfläche M' ω M an. Der von der Kathode abgewendete Bremsraum ist mit 10 bezeichnet. Eine Koppelschleife 11 besorgt die Abfuhr der Hochfrequenzenergie. Damit das Elektronenbündel genügend Elektronen transportiert, muß es auf der Zylinderfläche eine gewisse Stärke haben derart, daß sich das Elektronenbündel zwischen den Zylindern mit Radius 0,9 R und R bewegt. Mit Ausnahme der Kathode 1 und des Gitters 1' schließt sich bei allen Elektroden die Oberfläche weitestgehend an die Äquipotentialoberfläche der Fig. 1 an. Für den Resonator kann jedoch auch die mit 51 bezeichnete Form angenommen werden.

In Fig. 3 wird der Resonator von den beiden Schalen der zweischaligen Äquipotentialfläche der Fig. ι (M' ω Μ und N' ojN) gebildet, und zwar von der äußeren, die mit 52 bezeichnet, und der inneren, die mit 50 bezeichnet ist. Die Kopplung zwischen dem Elektronenbündel und dem Resonator ist hierbei fester als bei der Bauart nach Fig. 2.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Vorrichtung mit einer elektrischen Entladungsröhre für besonders hohe Frequenzen, in der ein Elektronenbündel erzeugt wird, wobei die Geschwindigkeit der Elektronen durch eine

Ultrahochfrequenzschwingung unter Zuhilfenahme eines Modulationselektrodensystems gesteuert wird, worauf die Geschwindigkeitsänderung in Intensitätsänderungen umgewandelt werden unter Zuhilfenahme eines Bremsfeldelektrodensystems, das bewirkt, daß die Bewegung der geschwindigkeitsmodulierten Elektronen während der Umwandlung der Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen ihre Richtung umkehrt, und wobei zwischen der Kathode und dem Steuerelektrodensystem ein zweites Bremsfeldelektrodensystetn derart angeordnet ist, daß sich die Elektronen in einem paral>olischen Feld hin und her l>ewegen, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elektroden umlaufsymmetrisch sind und sich zumindest teilweise mit den Äquipotentialoberflächen einer Potentialverteilung decken, die derart ist, daß auf einer Zylinderfläche das Feld in der Achsenrichtung parabo- ao lisch und die radiale Feldstärke gleich Null ist, und wobei die Kathode ein hohles zylindrisches Elektronenbündel erzeugt.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationselektroden, die gegebenenfalls gemeinsam einen Schwinghohlraum von toroidaler Form bestimmen, sich zumindest teilweise mit einer zweischaligen Äquipotentialfläche der l>etreffenden Potentialverteilung decken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialverteilung der Formel in Zylinderkoordinaten

V=—k (L* — _S* + r* — R* — R* log ^) entspricht, in der k, L und R Konstanten sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 5412 10.