DE856671C - Vorrichtung mit einer Entladungsroehre, in der ein Elektronenbuendel erzeugt wird, wobei die Geschwindigkeit der Elektronen im Buendel durch eine Ultrahochfrequenzschwingung mittels eines Elektroden-satzes gesteuert wird - Google Patents

Description

Patentanmeldung bekanntgemacht am 20. März 1952
Patenterteilung bekanntgemacht am 25. September 1952

Die Priorität der Anmeldung in den Niederlanden vom 2. Dezember 1940 ist in Anspruch genommen
Die Schutzdauer des Patents ist nach Gesetz Nr. 8 der Alliierten Hohen Kommission verlängert

Die Erfindung betrifft eine Entladungsröhre, in J einen von zwei Elektroden begrenzten Steuerraum der ein Elekti'onenbündel erzeugt wird, wobei die j hindurchgeführt wird, in dem eine oder mehrere Geschwindigkeit der Elektronen im Bündel durch ; die Elektronenbahn umfassende Elektroden enteine Ultrahochfrequenzschwingung mittels eines j halten sind, denen eine steuernde Ultrahoch-

Elektrodensatzes gesteuert wird, woraufhin die Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen umgewandelt werden und dem in der Intensität

frequenzschwingung zugeführt wird. Die Geschwindigkeitsänderungen der Elektronen im Bündel werden dann in Intensitätsänderungen umge-

geänderten Bündel eine Ausgangsspannung ent- j wandelt, was zweckmäßig in der Weise vor sich nommen werden kann. Eine solche Vorrichtung ist geht, daß das Bündel durch einen sogenannten

ίο ζ. B. zur Erzeugung, Modulierung und/oder Ver- | Einholraum hindurchgeführt wird, in dem die Stärkung elektrischer Ultrahochfrequenzschwingun- | langsamen Elektroden von den schnelleren einge-

gen anwendbar. ! holt werden, so daß aufeinanderfolgende Verdich-

Bei den schon vorgeschlagenen Vorrichtungen tungen und Verdünnungen von Elektronen auf-

dieser Gattung erfolgt die Geschwindigke.itssteue- treten. Dem intensitätsmodulierten Bündel kann rung dadurch, daß das Elektronenbündel durch J Energie z. B. dadurch entnommen werden, daß das

Bündel darauf durch einen von zwei Begrenzungselektroden begrenzten Entnahmeraum hindurchgeführt wird, in dem ein oder mehrere die Elektronenbahn umfassende Ausgangselektroden ange-5 ordnet sind. Zum Erzeugen elektrischer Schwingungen kann ein Teil der den Ausgangselektroden entnommenen Energie den Elektroden zum Steuern der Geschwindigkeit der Elektronen im Bündel zugeführt werden. Vorrichtungen von der ίο vorstehend beschriebenen Gattung haftet jedoch der Nachteil an, daß die erforderlichen Elektronenröhren verhältnismäßig verwickelt sind und eine große Länge besitzen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung !5 mit einer Entladungsröhre, in der ein Elektronenbündel erzeugt wird, wobei die Geschwindigkeit der Elektronen im Bündel durch eine Ultrahochfrequenzschwingung mittels eines Elektrodensatzes gesteuert wird, woraufhin die Geschwindigkeitsänderungen mittels einer Bremsfeldelektrode in Intensitätsänderungen umgewandelt werden, welche Bremsfeldelektrode die Bewegungsrichtung der in Geschwindigkeit geänderten Elektronen umkehrt, derart, daß die Elektronen den Steuerelektrodensatz ^a5 zum zweiten Male durchlaufen und in diesen Elektrodensatz eine Schwingung induzieren.

Gemäß der Erfindung sind bei einer derartigen Vorrichtung auch zwischen dem zum Erzeugen des Elektronenbündels dienenden Elektrodensatz und dem Steuerelektrodensatz eine oder mehrere Bremsfeldelektroden angeordnet, deren Gleichstrompotential höchstens dem Kathodenpotential entspricht.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Umwandlung von Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen mittels eines Einholraumes, der von den Elektronen vor und nach der Umkehrung durchlaufen wird.

In den Fig. 1 und 2 sind Röhren mit einer bzw. zwei Steuerelektroden dargestellt, bei denen die Umkehrung der Bewegungsrichtung der Elektronen mittels einer Bremsfeldelektrode erfolgt, die auch zur Umwandlung von Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen dient. Bei Fig. ι bezeichnet 1 eine Röhre, in der ein Elektrodensatz zum Erzeugen eines Elektronenbündels angeordnet ist, der hintereinander aus einer durch einen Heizfaden mit Anschlußklemmen 2 indirekt geheizten Kathode 3, einer Beschleunigungselektrode 4 und einer Elektrode 5 zum Konzentrieren des Elektronenbündels besteht. Die Kathode 3 und die Elektrode 5 sind geerdet, während die Beschleunigungselektrode 4 ein gegen die Kathode verhältnismäßig geringes positives Potential + besitzt.

Ferner ist in der Röhre ein Steuerelektrodensatz vorgesehen, der zwei plattenförmige Begrenzungselektroden 6 und 8 und eine zwischen ihnen liegende zylindrische Steuerelektrode 7 enthält, Elektroden, die alle gegen die Kathode ein gleiches und hohes Gleichstrompotential + + besitzen. Die Steuerelektrode 7 ist mit dem einen Ende eines Schwingungskreises 9 verbunden, mit dessen anderem Ende die Begrenzungselektroden 6 und 8 verbunden sind.

Auf der von der Kathode abgewendeten Seite der Steuerelektrode 7 ist eine Elektrode 10 angeordnet, die gegen die Steuerelektrode ein solches negatives Potential — besitzt, daß von der erstgenannten Elektrode beschleunigte Elektronen diese Elektrode nicht treffen können und so ihre Bewegungsrichtung in der Nähe der Elektrode 10 umkehren. Die Elektrode 10 wird deshalb nachstehend als Bremsfeldelektrode bezeichnet.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist vermutlich folgende: Zunächst wird angenommen, daß im Kreis 9 Schwingungen auftreten, deren Frequenz zumindest nahezu der Eigenfrequenz des Kreises entspricht. Zwischen der Steuerelektrode 7 einerseits und den Begrenzungselektroden 6 und 8 andererseits herrscht in diesem Falle ein elektrisches Wechselfeld, von dem die Geschwindigkeit der von der Kathode gelieferten und von der Begrenzungsekktrode 6 beschleunigten Elektronen im Raum zwischen den Begrenzungselektroden beeinflußt wird.

Durch passende Wahl der mittleren Geschwindigkeit, mit der die Elektronen in den Steuerelektrodensatz eintreten, mit Rücksicht auf die Länge der Steuerelektrode kann, wie an sich bekannt ist, erreicht werden, daß die Elektronen den Steuerraum in einer solchen Zeit durchlaufen, daß sie von den beiden erwähnten Wechselfeldern beschleunigt oder auch verzögert werden, in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt, in dem die Elektronen den Steuerraum erreichen. Das Elektronenbündel, das den Steuerraum verläßt, weist dann eine Geschwindigkeitsmodulation auf.

Die aus dem Steuerraum heraustretenden Elektronen gelangen in das von der Elektrode 10 hervorgerufene Bremsfeld, das bewirkt, daß die Bewegungsrichtung der in der Geschwindigkeit geänderten Elektronen sich umkehrt. Jedoch werden Elektronen, die von den beiden Wechselfelidern im Steuerraum beschleunigt werden, weiter in das Bremsfeld hineindringen als Elektronen, die von den beiden Wechselfeldern verzögert werden. Infolgedessen ist der von den beschleunigten Elektronen im Bremsfeld zurückgelegte Weg größer als der von den verzögerten Elektronen in ihm n° zurückgelegte Weg, so daß die beschleunigten Elektronen sich länger im Bremsfeld befinden als die verzögerten. Dies bedeutet jedoch, daß in dem das Bremsfeld verlassenden Elektronenbündel aufeinanderfolgende Verdichtungen und Verdünnungen von Elektronen auftreten, d. h. daß die Geschwindigkeitsänderungen des Elektronenbündels durch das Bremsfeld zumindest teilweise in Intensitätsänderungen umgewandelt werden.

Das das Bremsfeld verlassende, in der Intensität modulierte Elektronenbündel durchläuft entsprechend der Kennzeichnung zum zweiten Male den Steuerelektrodensatz, jetzt aber in entgegengesetzter Richtung, und erreicht dann das zwischen der Begrenzungselektrode 6 und der Elektrode 5 herrschende Bremsfeld. Hierdurch wird die Be-

wegungsrichtimg der Elektronen neuerdings umgekehrt, und die Geschwindigkeitsänderungen des Bündels werden ebenso in Intensitätsänderungen umgewandelt. Die Elektronen durchsetzen darauf zum dritten Male den Steuerelektrodensatz und gelangen wiederum in das von der Elektrode io herbeigeführte Bremsfeld usw.

Wie aus vorstehendem hervorgeht, vollführen die Elektronen in der Vorrichtung nach Fig. ι eine oszillierende .Bewegung in Richtung der Achse der Steuerelektrode 7, was in der Figur mittels gestrichelter Linien angedeutet ist.

Es hat sich gezeigt, daß die Elektronen, welche die Mitte der Steuerelektrode 7 zum zweiten bzw. dritten Male usw. passieren, in dem mit diesem Elektrodensatz verbundenen Schwingungskreis 9 eine Schwingung induzieren. Zwecks Erzielung des tunlichst größten Wirkungsgrades ist es erwünscht, daß die Gleichspannung der Bremsfeldelektrode oder Elektroden mit Rücksicht auf den gegenseitigen Abstand einer Bremsfeldelektrode und des Steuerelektrodensatzes derart bemessen ist, daß die Elektronen die Mitte der Steuerelektrode 7 zum zweiten bzw. dritten ATaIe usw. nach einer Zeit | passieren, die annähernd gleich der Schwingungs- ; zeit des mit den Elektroden 7,6 und 8 verbundenen Schwingungskreises 9 oder ein ganzes Vielfaches derselben beträgt. Die Zeitdauer einer einzigen Oszillation beträgt somit etwa ein gerades ganzes Vielfaches der Schwingungszeit des Schwingungs- \

kreises. j

Die im Kreis 9 induzierte Schwingung führt nun !

eine Geschwindigkeitssteuerung der Elektronen im Elektronenbündel wie die vorstehend beschriebene herbei, so daß mit der beschriebenen Vorrichtung auch sich selbst aufrechterhaltende Schwingungen erzeugt werden können.

Dadurch, daß die Elektronen, die den Steuerelektrodensatz zum zweiten bzw. dritten Male usw.

passieren, im Kreis 9 eine Schwingung induzieren, wird den oszillierenden Elektronen des Bündels Energie entnommen, wodurch ihre Geschwindigkeit kleiner wird als die von der Potentialdifferenz zwischen der Kathode und der benachbarten Beschleunigungselektrode ursprünglich herbeigeführte Geschwindigkeit. Infolgedessen sowie auch infolge der gegenseitigen Abstoßung der Elektronen im Bündel werden die Elektronen, nachdem sie j eine oder mehrere Oszillationen vollführt haben, auf eine Begrenzungs- oder Steuerelektrode auftreiben.

Gefunden wurde, daß es mit Rücksicht auf den j Wirkungsgrad vorteilhaft ist. Maßnahmen zur Vergrößerung der durchschnittlichen Zahl der von den Elektronen vollführten Oszillationen zu treffen, bevor diese auf eine Begrenzungs- oder Steuerelektrode auftreffen.

Zu diesem Zweck kann ein entsprechend der Achsenrichtung der Steuerelektrode 7 gerichtetes j Magnetfeld angewendet werden, das mittels einer oder mehrerer Spulen oder auch mittels eines Dauermagneten erzeugt werden kann und die Elektronen zu einem Bündel vereinigt.

Eine weitere Maßnahme zur Erzielung des erwähnten Zweckes, die gegebenenfalls in Verbindung mit der vorhin erwähnten angewendet werden kann, besteht darin, die Zeitdauer einer von den Elektronen vollführten Oszillation tunlichst gering zu bemessen.

Es ist gefunden worden, daß die mittlere Geschwindigkeit, mit der die Elektronen in den Steuerelektrodensatz eintreten, zwecks Erzielung eines möglichst vorteilhaften Wirkungsgrades mit Rücksicht auf die Länge der Steuerelektrode 7 in Richtung der Achse derart bemessen werden soll, daß die Elektronen die Steuerelektrode in einer Zeit durchsetzen, die der halben Schwingungszeit des Schwingungskreises 9 entspricht oder ein ungerades ganzes Vielfaches derselben beträgt.

Vorzugsweise wird, um die Dauer einer Oszillation der Elektronen weitgehendst zu beschränken, die mittlere Geschwindigkeit, mit der die Elektronen in die Steuerelektrode 7 eintreten, derart bemessen, daß die Elektronen die Steuerelektrode in einer Zeit durchsetzen, die der halben Schwingungszeit des Kreises 9 entspricht.

Weiter hat sich ergeben, daß es zur Erzielung des vorteilhaftesten Wirkungsgrades notwendig ist, die zwischen der Steuerelektrode 7 und einer Bremsfeldelektrode angelegte Gleichspannung mit Rücksicht auf den Abstand zwischen der Bremsfeldelektrode und der dieser zugekehrten benachbarten Begrenzungselektrode derart bemessen, daß die zwischen dem Augenblick, in welchem die Elektronen die erwähnte Begrenzungselektrode in Richtung der benachbarten Bremsfeldelektrode passieren, und dem Augenblick, in welchem die gleichen Elektronen diese Elektrode in umgekehrter Richtung passieren, liegende Zeitdauer der halber; Schwingungszeit des Schwingungskreises entspricht oder ein ungerades ganzes Vielfaches derselben beträgt.

Die erwähnte Zeitdauer ist daher möglichst gering, wenn sie der halben Schwingungszeit des Kreises 9 entspricht.

Aus vorstehendem folgt, daß der vorteilhafteste Wirkungsgrad mittels der Vorrichtung nach Fig. 1 erzielt wird, wenn die Dauer einer von den Elektronen vollführten Oszillation das Doppelte der Schwingungsdauer des Kreises 9 beträgt. no

In Fig. 2 ist eine Röhre dargestellt, bei der zum Unterschied von der Fig. 1 der Steuerelektrodensatz zwei Steuerelektroden 7" und 7* enthält. Die der Fig. 1 entsprechenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Steuerelektroden 7° und 7* sind je mit den Enden eines aus zwei Parallelleitungen bestehenden Schwingungskreises 12 verbunden, der mit einer für Hochfrequenz geerdeten mittleren Anzapfung versehen ist. Dieser mittleren Anzapfung und den untereinander durch eine Leitung 13 verbundenen Begrenzungselektroden 6 und 8 wird ein gegen die Kathode 3 hohes, positives Gleichstrompotential + + zugeführt.

Die AVirkungsweise nach Fig. 2 ist die gleiche wie die an Hand der Fig. 1 auseinandergesetzte.

Wiederum wird zweckmäßig die mittlere Geschwindigkeit, mit der die Elektronen in den Steuerelektrodensatz eintreten, mit Rücksicht auf die Länge der Steuerelektroden 7° und "]^b in Richtung der Achse derart bemessen, daß die Elektronen eine jede der Steuerelektroden in einer Zeit durchlaufen, die der halben Schwingungszeit des Schwingungskreises i; entspricht. Da zwei Steuerelektroden benutzt wer den, beträgt die mit Rücksicht auf den Wirkungsgrad der Vorrichtung vorteilhafteste Mindestdauer einer Oszillation der Elektronen das Dreifache der Schwingungszeit des Kreises 12.

Die vom Bremsfeld herbeigeführte Umwandlung der Geschwindigkeitsänderungen des Bündels in ¹S Intensitätsänderungen kann dadurch begünstigt werden, daß Sorge dafür getragen wird, daß der von den -schnellsten Elektronen im Bremsfeld zurückgelegte Weg erheblich langer ist als der von den langsamsten Elektroden in ihm zurückgelegte ao Weg. Dies kann dadurch erzielt werden, daß die Form der Bremsfeldelektrode io derart gewählt wird, oder auch, wenn mehrere Bremsfeldekktroden benutzt werden, diese derart gestaltet und/oder angeordnet werden, daß das Potentialgefälle des »5 Bremsfeldes in dem Teil, in welchem die Bewegungsrichtung der Elektronen umgekehrt wird, erheblich geringer ist als im übrigen Teil des Bremsfeldes.

Bei Fig. 2, bei der die Bremsfeldelektrode io aus einer zur Achsenrichtung der Ste-uerelektroden senkrechten, flachen Platte besteht, die ein gegen die Kathode negatives Potential besitzt, ist in der Nähe und auf der der benachbarten Begrenzungselektrode zugewendeten Seite der Elektrode io eine zweite Elektrode 14 angeordnet. Diese Elektrode ist zylindrisch und umfaßt die Elektronenbahn, wobei das Potential dem Kathodenpotential entspricht.

Die Elektronen treffen, nachdem sie einen Teil ihrer Bewegungsenergie abgegeben haben, im Endergebnis eine der den Steuerraum umgebenden Elektroden. Da jedoch die Elektronen, die eine der Steuerelektroden y^a, "j^b treffen, eine unerwünschte Dämpfung des Kreises 12 herbeiführen, ist es er- +5 wünscht, daß die Elektronen im wesentlichen die Begrenzungselektroden 6 und 8 treffen.

Bei der dargestellten Anordnung, bei der die Steuerelektrode oder Elektroden zylindrisch ist bzw. sind, weisen zu diesem Zweck vorzugsweise die aus einer flachen Platte bestehenden Begrenzungselektroden 6 und 8 kreisförmige Aussparungen auf, deren Durchmesser kleiner ist als der der Steuerelektrode oder Elektroden, wie dies in den Figuren angedeutet wurde.

Eine vorteilhafte Eigenschaft liegt darin, daß die im Kreis 9 bzw. 12 erzeugten Schwingungen auf sehr einfache Weise in der Amplitude moduliert werden können, und zwar dadurch, daß im System zum Erzeugen des Elektronenbündels eine Steuerelektrode vorgesehen wird, mittels der die Intensität des Elektronenbündels im Rhythmus einer Modulationsspannung gesteuert werden kann. Eine solche Steuerelektrode kann z. B., wie dies an sich bekannt ist, aus einem zwischen Kathode und Beschleunigungsekktrode angeordneten Steuergitter bestehen. Die modulierten Schwingungen können in diesem Fall dem Kreis 9 bzw. 12 z. B. durch induktive oder kapazitive Kopplung einer Verbrauchsimpedanz mit dem erwähnten Kreis entnommen werden.

Es sind bei den angegebenen Röhren nach der Erfindung auch andere als die gezeigten Schwingungskreise anwendbar. Es ist beispielsweise möglich, Schwingungskreise anzuwenden, bei denen die Steuerelektroden nicht nur einen wesentlichen Teil der Kapazität des Schwingungskreises, sondern auch einen Teil der Induktivität des Schwingungskreises bilden. Letzteres ist z. B. der Fall, wenn die voneinander abgewendeten Enden der Steuerelektroden 7", 7^b in der Vorrichtung nach Fig. 2 je mit den Enden einer die Steuerelektroden gleichachsig umgebenden röhrenförmigen Leitung verbunden werden.

In den Fig. 3 und 4 sind zwei Ausführungsformen von Röhren dargestellt, bei denen die Um- kehrung der Bewegungsrichtung der Elektronen mittels einer Bremsfeldelektrode, die Umwandlung von Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen jedoch mittels eines Einholraumes erfolgt, der vor und nach der Umkehrung durchlaufen wird.

Die in Fig. 3 dargestellte Entladungsröhre besteht aus einer luftleeren Glashülle 1, die an einem Ende eine Quetschstelle 41 und am anderen Ende eine Quetschstelle 42 besitzt. In der Hülle sind Mittel zum Erzeugen eines Elektronenbündels mit praktisch gleichbleibender Intensität und Elektronengeschwindigkeit angeordnet. Zu diesem Zweck können verschiedene Mittel angewendet werden; die in der Zeichnung angegebenen Mittel sind nur als ein Beispiel anzusehen. Dabei enthält die Vorrichtung zum Erzeugen eines Elektronenbündels einen Heizfaden 3' mit ihn umgebend angebrachter Kathode 3, eine Steuerelektrode 15 und eine Sauganode 16.

Während des Betriebes der Vorrichtung wird der Heizfaden 3' von einem von einer Batterie 17 gelieferten Strom geheizt, während der Sauganode 16 eine geeignete, gegen die Kathode positive, von einer Spannungsquelle 18 gelieferte Spannung zugeführt wird. Der Steuerelektrode 15 wird eine gegen die Kathode positive, zweckmäßig regelbare Vorspannung zugeführt, die von einer Spannungsquelle 19 geliefert werden kann.

Zweckmäßig ist eine Anzahl von Spulen 40 angebracht, die zwecks Erzielung einer scharfen Konzentrierung des Elektronenbündels ein Magnetfeld parallel zum Bündel erzeugen.

Die Geschwindigkeitssteuerung der Elektronen erfolgt in einem Steuerraum, der von zwei röhrenförmigen Begrenzungselektroden 23 und 24 begrenzt wird, welche die Bahn des Elektronenbündels umfassen, im dargestellten Falle geerdet sind und eine hohe, gegen die Kathode positive Spannung aus der Spannungsquelle 18 erhalten. Der Steuerelektrodensatz enthält ferner bei der in Fig. 3 wieder-

gegebem-n Ausführungsforin zwei Steuerelektroden 26 und 27, die gleichfalls röhrenförmig sind und das Elektronenbündel umfassen. Die Steuerelektroden sind je mit den Enden eines Schwingungskreises verbunden, der von einer Lecherleitung 28 gebildet wird, die durch eine geerdete Brücke 29 auf die gewünschte Länge eingestellt werden kann. Falls angenommen wird, daß in der Lecherleitung 28 Schwingungen auftreten, deren Frequenz zumindest nahezu der Eigenfrequenz der Lecherleitung entspricht, wird die Geschwindigkeit der Elektronen in dem in der Röhre erzeugten Elektronenbündel von der den Elektroden 26 und 27 zugeführten Wechselspannung derart gesteuert, daß bei passender Wahl der Länge der Steuerelektroden mit Rücksicht auf die Geschwindigkeit der Elektronen in dem vom Elektrodensatz 3, 15, 16 erzeugten Elektronenbündel, das den Steuerraum verlassende Elektronenbündel Elektronen mit einer größeren und Elektronen mit einer kleineren Geschwindigkeit als die mittlere Geschwindigkeit der Elektronen enthält.

Die aus dem Steuerraum heraustretenden Elektronen treten sodann in den von der Elektrode 24 umfaßten, nachstehend als Einholraum bezeichneten feldfreien Raum, in dem die Umwandlung der erwähnten Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen stattfindet. Die Umwandlung erfolgt dadurch, daß die beschleunigten Elektronen die verzögerten Elektronen einzuholen suchen, wodurch Gruppen von Elektronen mit größerer Elektronendichte als der mittleren Bündeldichte gebildet werden.

Bevor sich dieser Vorgang jedoch vollständig vollzogen hat, erreichen die Elektronen das Ende der Elektrode 24, an dem sich in der Bahn der Elektronen eine Elektrode 25 befindet, der von einer Spannungsquelle 22 eine gegen die Kathode negative Spannung zugeführt wird. Die aus dem Einholraum heraustretenden Elektronen gelangen in das von dem Spannungsgefälle zwischen der Elektrode 24 und der sogenannten Bremsfeldelektrode 25 hervorgerufene Bremsfeld, das eine Umkehrung der Bewegungsrichtung der Elektroden verursacht,

+5 derart, daß die Elektronen zum zweiten Male den Einholraum und den Steuerelektrodensatz durchsetzen. Dadurch wird die Umwandlung der Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen infolge des Einholens der bei der von den Elektroden 26 und 27 Ixnvirkten Steuerung verzögerten Elektronen durch die beschleunigten Elektronen nach der Umkehrung der Bewegungsrichtung der Elektronen fortgesetzt, bis eine völlige Umwandlung erfolgt ist. Zweckmäßig ist die Umwandlung vollendet, wenn die Elektronen die Steuerelektroden 26 und 27 zum zweiten Male durchlaufen. Bei dem zweiten Durchlauf des Steuerelektrodensatzes wird von den Elektronengruppen, aus denen das Bündel jetzt besteht, eine Wechselspannung in dem mit den Elektroden 26 und 2¹J verbundenen Schwingungskreis induziert.

Zweckmäßig ist die mittlere Geschwindigkeit de.r Elektronen im Bündel mit Rücksicht auf die Länge der Elektrode 24 derart bemessen, daß die Phase der von den die Elektroden 26 und 27 zum zweiten Male durchlaufenden Elektronen in der Lecherleitung 28 induzierten Wechselspannung der Phase der den Elektroden 26 und 27 zugeführten Steuerspannung entspricht. In diesem Fall führt die induzierte Wechselspannung selbst eine Geschwindigkeitssteuerung der Elektronen im Bündel herbei, so daß mit der beschriebenen Vorrichtung sich selbst aufrechterhaltende Schwingungen erzeugt werden können.

Zwischen dem Steuerelektrodensatz und der Bremsfeldelektrode 25 ist in der Nähe dieser Elektrode eine Elektrode 35 angeordnet, die das Elektronenbündel umfaßt. Dieser Elektrode 35 wird eine zur Konzentrierung der rückkehrenden Elektronen geeignete Vorspannung zugeführt, wodurch die rückkehrenden Elektronen, die zum zweiten Male in den Steuerraum eintreten, erneut zu einem Bündel vereinigt werden.

Bei der in Fig. 3 angegebenen Vorrichtung werden die Elektronen, die den Steuerraum zum zweiten Male durchlaufen haben, von der Sauganode 16 aufgefangen, die somit auch die Rolle einer Elektronenauffangelektrode erfüllt.

Mit dieser doppelten Rolle der Sauganode 16 ist der Nachteil verbunden, daß die Spannung dieser Elektrode nicht auf den für die beiden Rollen vorteilhaftesten Wert eingestellt werden kann. Auch kann die starke Heizung, welche die Elektrode 16 infolge des Zusammenstoßens mit den abgearbeiteten Elektronen erleidet, Schwierigkeiten ergeben. Deshalb sind Mittel vorgesehen, die bewirken, daß die zurückgekehrten Elektronen., nachdem sie den Steuerelektrodensatz zum zweiten Male durchlaufen haben, eine Ablenkung erfahren und auf eine eigens zu diesem Zwecke vorgesehene Auffangelektrode gelangen. Diese Mittel wenden bei der in Fig. 3 angegebenen Ausführungsform von einem gleichachsig um die Einrichtung 14, 15, 16 zum Erzeugen des Elektronenbündels herum angebrachten Ring 30 aus ferromagnetischem Werkstoff gebildet, der sich im dargestellten Falle im Innern der Hülle 1 befindet. Dieser Ring befindet sich in dem von den Spulen 40 erzeugten magnetischen Konzentrierfeld und führt örtlich eine solche Formveränderung dieses Feldes herbei, daß die magnetischen Kraftlinien zwischen den Elektroden 23 und 16 den mit den gestrichelten Linien 32 bezeichneten Verlauf annehmen. Die zurückgekehrten Elektronen, die im wesentlichen den magnetischen Kraftlinien folgen, gelangen daher auf den Ring 30, der somit auch als Auffangelektrode wirksam ist und zu diesem Zweck über eine gestrichelt dargestellte Leitung 31 mit einer geeigneten positiven Spannung der Spannungsquelle 18 verbunden ist. Ist der Ring 30 außerhalb der Hülle 1 angeordnet, so wird eine zweckmäßig ringförmige, zur Aufnahme der Elektronen dienende Elektrode indem Weg der Kraftlinien 32 angeordnet.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Röhre mit Einholraum angegeben, bei der die Elektronen, bevor sie aufgefangen werden, eine Ablenkung erfahren. Zu diesem Zweck besitzt die

Claims (23)

1. Glashülle ι auf einer Seite zwei Zweige i' und i", die mit der Verlängerung des übrigen Teiles der Hülle ι je einen kleinen Winkel einschließen. Im Teil i' ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektronenbündels enthalten, die der ähnlichen Vorrichtung nach Fig. 3 entspricht. Der Zweig 1" der Hülle enthält eine Elektrode 20, die zum Auffangen der abgelenkten Elektronen dient, und eine Elektrode 21, die zum Auffangen bzw. Unterdrücken der gegebenenfalls von der Elektrode 20 ausgesandten Sekundärelektronen dient und somit die Rolle eines Schirmgitters bzw. Fanggitters erfüllt. Den Elektroden 20 und 21 können zu diesem Zweck geeignete Spannungen aus der Spannungsquelle 18 zugeführt werden. Ferner enthält der Zweig 1" bei der dargestellten Ausführungsform einen einzelnen Elektrodensatz, der aus den Elektroden 33, 34, 36, 37 besteht und im wesentlichen dem Elektrodensatz 23, 24, 26, 27 im Teil 1 der ao Röhre der Fig. 4 entspricht. Mit den Elektroden 30und37 ist eine Lecherleitung 38 mit Kurzschlußbrücke 39 verbunden, die auf die gleiche Frequenz wie die Leitung 28 oder gegebenenfalls auf eine Harmonische der Frequenz abgestimmt ist. ^a5 Zweckmäßig ist ferner in dem Raum zwischen den Elektroden 16, 33 und 23 ein Magnetfeld vorgesehen, dessen Kraftlinien zu der Bewegungsrichtung sowohl der vorwärts gehenden als aucih der zurückkehrenden Elektronen senkrecht sind und das durch nicht in der Zeichnung dargestellte Mittel, z.B. durch einen Hufeisenmagneten, erzeugt werden kann. Die Stärke dieses Magnetfeldes ist derart bemessen, daß das vom Elektrodensatz 13, 14, 15, 16 erzeugte Bündel, das einen gewissen Winkel mit der Richtung der Achse des Steuerelektrodensatzes 23, 26, 27, 24 einschließt, nach Durchlaufen des erwähnten Feldes in den Elektrodensatz 23, 26, 27, 24 in Richtung der Achse eintritt. Die Elektronen, die nach der Umkehrung ihrer Bewegungsrichtung aus der Elektrode 23 hervortreten, erfahren infolge des Magnetfeldes neuerdings eine Ablenkung, und zwar nach der Seite des Zweiges 1" der Hülle 1, derart, daß sie in den Elektrodensatz 34, 37, 36, 33 in Richtung der Achse eintreten. Bei passender Wahl *5 der Länge der Elektroden und der mittleren Elektronengeschwindigkeit induzieren die Elektronengruppen beim Durchlaufen der Elektroden 36 und 37 in dem mit diesen Elektroden verbundenen Kreis eine Wechselspannung von der gleichen Frequenz wie die der in der Leitung 28 induzierten Schwingung oder einer Harmonischen derselben.

   Zweckmäßig wird die in der Leitung 38 induzierte Schwingung einem nicht dargestellten Verbrauchskreis zugeführt, so daß die Elektroden 26 und 27 ausschließlich dazu dienen, die Geschwindigkeit des Bündels zu ändern, während von den Elektroden 36 und 37 dem Bündel Energie entnommen wird. Ferner wird zweckmäßig die mittlere Geschwindigkeit des Elektronenbündels bei dieser Ausführungsform derart gewählt, daß die Umwandlung von Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen infolge des Einholens der verzögerten Elektronen durch die beschleunigten Elektronen erst vollständig erfolgt i&t, wenn die Elektronen die Elektroden 36 und 37 erreichen, Der Vorteil eines gesonderten Ausgangselektrodensatzes 34, 37, 36, 33 besteht darin, daß bei Anwendung eines solchen Elektrodensatzes die Möglichkeit gegeben ist, die verschiedenen Hilfsspannungen frei und, um dem Bündel Energie zu entnehmen, möglichst vorteilhaft zu wählen.

   Paten ta χspr0 cπ ε:

   ι. Vorrichtung mit einer Entladungsröhre, in der ein Elektronenbündel erzeugt wird, wobei die Geschwindigkeit der Elektronen im Bündel durch eine Ultrahochfrequenzschwingung mittels eines Elektrodensatzes gesteuert wird, woraufhin die Geschwindigkeitsänderungen mittels einer Bremsfeldelektrode in Intensitätsänderungen umgewandelt werden, welche Bremsfeldelektrode die Bewegungsrichtung der in Geschwindigkeit geänderten Elektronen umkehrt, derart, daß die Elektronen den Steuerelektrodensatz zum zweiten Male durchlaufen und in diesem Elektrodensatz eine Schwingung induzieren, dadurch gegekennzeichnet, daß auch zwischen dem zum Erzeugen des Elektronenbümdels dienenden Elektrodensatz und dem Steuerelektrodensatz eine oder mehrere Bremsfeldelektroden angeordnet sind, deren Gleichstrompotential höchstens dem Kathodenpotential entspricht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisches Feld vorgesehen ist, welches die Elektronen nach der Umkehrung erneut zu einem Bündel vereinigt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten Bremsfeldelektrode zugeführte Spannung .mit Rücksicht auf den gegenseitigen Abstand zwischen dem Steuerelektrodensatz und dieser Bremsfeldelektrode derart bemessen ist, daß die Elektronen die Mitte einer Steuerelektrode zum zweiten Male nach einer Zeit passieren, die annähernd der Schwingungszeit der Steuerschwingung entspricht oder ein ganzes Vielfaches derselben ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerelektrodensatz mit einem auf die Frequenz der Steuerschwingung abgestimmten Kreis verbunden ist oder einen Teil dieses Kreises bildet.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerelektrodensatz zwei Begrenzungselektroden mit einer zwischenliegenden Steuerelektrode enthält, wobei die Steuerelektrode mit einem Ende eines Schwingungskreises verbunden ist, mit dessen anderem Ende die Begrenzungselektroden verbunden sind, wobei die mittlere Geschwindigkeit, mit der die Elektronen in den Steuerelektrodensatz eintreten und die Länge der Steuerelektrode in Richtung der Achse derart bemessen sind, daß die Elektronen die Steuerelektrode in einer Zeit durchlaufen, die annähernd der halben Schwingungszeit des

   Schwingungskreises entspricht oder ein ungerades Vielfaches derselben beträgt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch i, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerelektrodensatz zwei Begrenzungselektroden mit zwei zwischenliegenden Steuerelektroden enthält, welch letztere je mit den Enden eines Schwingungskreises verbunden sind und wobei die mittlere Geschwindigkeit, mit der die Elektronen

   ίο in den Steuerelektrodensatz eintreten und die

   Länge der Steuerelektroden in Richtung der Achse so gewählt sind, daß die Elektronen eine jede der Steuerelektroden in einer Zeit durchlaufen, die annähernd der halben Schwingungszeit des Schwingungskreises entspricht oder ein ungerades Vielfaches derselben beträgt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungskreis mit einer Mittelpunktanzapfung versehen ist, die für Hochfrequenzspannungen direkt mit den Begrenzungselektrorlen und der Kathode verbunden ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungs-

   »5 elektroden ein gegen die Kathode gleichbleibendes Potential besitzen.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Bremsfeldelektrode zugeführte Gleichspannung mit Rücksicht auf den Abstand zwischen dieser Bremsfeldelektrode und der benachbarten Begrenzungselektrode derart bemessen ist, daß die zwischen dem Augenblick, in dem die Elektronen die erwähnte Begrenzungselektrode in Richtung der Bremsfeldelektrode passieren, und dem Augenblick, da die gleichen Elektronen diese Elektrode in umgekehrter Richtung passieren, liegende Zeitdauer annähernd der halben Schwingungszeit der Steuerschwingung entspricht oder ein ungerades Vielfaches derselben beträgt.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bremsfeldelektrode derart ausgebildet und an-

    ♦5 geordnet ist, daß das Potentialgefälle des

    Bremsfeldes in dem Teil, in welchem die Bewegungsrichtung der Elektronen umgekehrt wird, erheblich geringer ist als in der Nähe der Begrenzungselektroden.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsfeld von einer zur Achse des Steuerelektrodensatzes senkrechten flachen Platte erzeugt wird, die ein gegen die Kathode negatives Potential besitzt, wobei in der Xähe und auf der der benachbarten Begrenzungselektrode zugewendeten Seite dieser Elektrode eine die Elektronenbahn umfassende zweite Elektrode angeordnet ist, deren Potential zweckmäßig dem Kathodenpotential entspricht.
12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode bzw. -elektroden zylindrisch ist bzw. sind, während die Begrenzungselektroden aus mit in unmittelbarer Nähe der Steuerelektrode bzw. -elektroden angeordneten, zu der Achsenrichtung derselben senkrechten flachen Platten bestehen und eine kreisförmige Aussparung aufweisen, deren Durchmesser kleiner als der der Steuerelektrode bzw. -elektroden ist.
13. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Satz zum Erzeugen des Elektronenbündels eine Steuerelektrode enthält, mittels derer die Intensität des Elektronenbündels gesteuert werden kann.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 13 zum Modulieren von Hochfrequenzschwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerelektrode zum Steuern der Intensität des Elektronenbündels Modulationsspannungen zugeführt werden und die modulierten Hochfrequenzschwingungen dem mit dem Steuerelektrodensatz verbundenen Kreis entnommen werden.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung von Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen wenigstens teilweise mittels eines Einholraumes erfolgt, der von den Elektronen vor und nach der Umkehrung durchlaufen wird.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Einholraumes mit Rücksicht auf die der benachbarten Bremsfei delektrode zugeführten Spannung derart bemessen ist, daß die im Steuerelektrodensatz induzierte Schwingung mit der Steuerschwingung in Phase ist.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe und auf der einem Steuerelektrodensatz zugewendeten Seite der Bremsfeldelektrode eine die Elektronenbahn umfassende Elektrode angeordnet ist, der eine zur Konzentrierung der zurückkehrenden Elektronen geeignete Spannung zugeführt wird.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Ablenken der Elektronen vorgesehen sind, nachdem sie den Steuerelektrodensatz zum zweiten Male durchlaufen haben, derart, daß sie auf eine eigens zu diesem Zwecke vorgesehene Auffangelektrode gelangen können.
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der sich das Bündel in einem zu ihm parallelen magnetischen Konzentrierfeld befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Mittel zum Ablenken der Elektronen aus einem im Konzentrierfeld gleichachsig um die Vorrichtung zum Bündeln der Elektronen angeordneten Ring aus ferromagnetischem Werkstoff bestehen.
20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Ring auch als Auffangelektrode dient und im Entladungsraum angeordnet ist.
21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ablenken der zurückgekehrten Elektronen zwischen der Vorrichtung

    zum Bündeln der Elektronen und dem Steuerelektrodensatz ein Magnetfeld vorgesehen ist, dessen Kraftlinien senkrecht zu der Bewegungsrichtung sowohl der vorwärts gebenden als auch der zurückkehrenden Elektronen sind.
22. 22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Mitteln zum Ablenken der Elektronen und der Auffangelektrode ein Elektrodensatz angeordnet ist, in dem von den Intensitätsänderungen des Bündels eine Schwingung induziert wird.
23. 23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Elektrodensatz ein Verbrauchskreis verbunden ist.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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